BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang dan Rumusan Masalah
1.1.1 Latar belakang Pada saat ini, polimer telah banyak diaplikasikan untuk berbagai kebutuhan dalam kehidupan sehari-hari, khususnya dalam bidang elektronika. Salah satu polimer tersebut yaitu Polyvinilydene fluoride (PVDF). Polimer ini dapat aplikasikan untuk membuat film tebal (thick film) yang digunakan pada instrumentasi sensor karena material ini memiliki sifat piezoelektrik [5]. Bahan polimer PVDF memiliki tiga bentuk struktur molekul padat yaitu bentuk I atau β phase, bentuk II atau α phase dan bentuk III atau γ phase. Diantara ketiga bentuk struktur molekul tersebut bentuk I yang memberikan efek piezoelektrik yang paling besar [1]. PVDF memiliki potensi yang besar dalam aplikasi sensor piezoelektrik. Ada dua tipe utama sensor piezoelektrik yaitu bulk wave (BW) dan surface accoustic wave (ACW). Karena potensi ini, maka dilakukan study mengenai perancangan alat untuk pembuatan film PVDF dan implementasinya sebagai sensor piezoelektrik. Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah mengetahui berbagai parameter yang berpengaruh terhadap sifat piezoelektrik film PVDF, seperti ketebalan, homogenitas, waktu dan temperatur Polling. Sehingga didapat
1
sifat piezoelektrik yang baik yaitu daerah kerja (respon frekuensi) yang luas, serta frekuensi resonansi yang relatif konstan. Ada beberapa metode untuk pembuatan film PVDF yaitu metode spin coating, Langmuir-Blodgett (LB), annealing dan calendring (pemipihan bahan dengan alat pressing yang memiliki suhu yang dapat diatur). Metode yang digunakan dalam pembuatan film PVDF pada penelitian ini adalah metode calendring. Berdasarkan metode ini, PVDF berbentuk padatan dipipihkan menggunakan alat yang dapat diatur suhunya, sesuai dengan suhu melting point polimer. Polimer yang dibuat film adalah polimer polyvinilydene fluoride. Ketebalan yang diharapkan dengan metode ini adalah sekitar 10 μm - 100 μm. Pengukuran ketebalan dilakukan dengan menggunakan metode prisma kopling bila ketebalan dibawah 10 μm. Apabila ordenya diatas 10 μm dapat menggunakan mikrometer sekrup digital, proses pengkutuban dipol listrik dengan metode polling thermal sedangkan pengukuran sifat piezoelektrik yaitu uji frekuensi resonansi dapat menggunakan osiloskop dan alat penunjang lainnya.
1.1.2 Rumusan masalah Dalam proses pembuatan sensor piezoelektrik dari bahan PVDF, perlu diperhatikan ketebalan, homogenitas, waktu polling dan temperatur yang diberikan
pada saat polling
film PVDF. Parameter-parameter
tersebut
berpengaruh terhadap sifat piezoelektrik film PVDF. Untuk mendapatkan parameter yang membuat sifat piezoelektrik film PVDF menjadi optimal dapat 2
dilakukan dengan meneliti sifat piezoelektrik PVDF dengan parameter yang berbeda-beda. Sehingga sifat piezoelektrik PVDF dapat diatur melalui proses pembuatannya. Berdasarkan latar belakang diatas maka perlu dicari jawaban pertanyaan, Bagaimana Membuat Film Polivinilydene Fluoride dengan sifat-sifatnya yang cocok Sebagai Sensor Piezoelektrik?
1.2
Ruang Lingkup Kajian Untuk menjawab rumusan masalah di atas, akan penulis kaji hal-hal
berikut. 1. Cara pembuatan film PVDF piezoelektrik dengan teknik calendring. 2. Metode pengukuran ketebalan. 3. Metode pengkutuban yang dilakukan dengan metode polling. 4. Karakteristik
film
piezoelektrik
khususnya
pengaruh
ketebalan,
homogenitas dan proses pengkutuban film PVDF terhadap sifat piezoelektrik film PVDF tersebut.
1.3
Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah di atas, dapat dikemukakan tujuan
penelitian tugas akhir ini adalah Untuk Mengetahui Bagaimana Membuat Film Polivinilydene Fluoride Beserta Karakterisasinya Sebagai Sensor Piezoelektrik
3
1.4
Anggapan Dasar Menurut Andrew J. Lovinger Bahan polimer PVDF memiliki tiga bentuk
struktur molekul padat yaitu bentuk I (β phase), bentuk II (α phase) dan bentuk III (γ phase). Diantara ketiga bentuk struktur molekul tersebut bentuk I yang memberikan efek piezoelektrik yang paling besar [1].
1.5
Hipotesis Sifat piezoelektrik khususnya daerah respon frekuensi film PVDF
berhubungan erat dengan ketebalan, homogenitas film dan struktur molekul padatnya.
1.6
Lingkup Penelitian dan Teknik Pengumpulan Data
1.6.1 Lingkup Penelitian Penelitian ini mencakup kegiatan pendeskripsikan serta pengukuran besaran fisis yang sesuai rujukan maupun data dari eksperimen.
1.6.2 Teknik pengumpulan data Untuk mendapatkan rujukan yang diperlukan dalam tugas akhir ini, penulis
menggunakan
buku-buku
acuan
dan
beberapa
website.
Untuk
mendapatkan data-data, penulis melakukan eksperimen di Laboratorium Fisika Polimer dan Fisika Lanjut Program studi Fisika Institut Teknologi Bandung.
4
1.7
Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa bab. Bab satu
Pendahuluan, Pada bagian ini, dikemukakan tentang latar belakang, rumusan masalah, ruang lingkup kajian, tujuan penelitian, anggapan dasar, hipotesis, sumber data dan sistematika penulisan. Bab dua Landasan
Teori Film
Polivinilydene Fluoride untuk Aplikasi Sensor Piezoelektrik. Bagian ini Membahas teori-teori tentang piezoelektrik, polyvinilydene fluoride, struktur kristal polyvinilydene fluoride, teknik calendring, teknik evaporasi dan sensor massa piezoelektrik. Bab tiga Eksperimen dan Analisis Data. Pada bab ini, dibahas prinsip dasar percobaan, proses pembuatan film piezoelektrik dari bahan polyninylidene fluoride dan tata cara pengukuran serta pengambilan data karakteristik bahan piezoelektrik tersebut. Serta dikemukakan pula data-data hasil percobaan dan analisis tentang data-data tersebut. Bab empat Kesimpulan dan Saran, mengemukakan kesimpulan dari eksperimen-eksperimen yang dilakukan dan saran untuk penyempurnaan penelitian selanjutnya.
5
