BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang Pengukuran sudut kontak merupakan salah satu metode yang terus dikembangkan untuk menentukan karakteristik permukaan material dan kemampuan interaksi antara permukaan yang mempunyai perbedaan sifat mekanis, fisik, kimiawi, dan biologis. Dari hasil pengukuran sudut kontak tersebut tingkat keterbasahan, hidropobisitas, dan tegangan permukaan dapat ditentukan. Aplikasi penentuan karakteristik permukaan material ini sangat luas dan digunakan di berbagai bidang ilmu pengetahuan, baik aplikasi didunia pendidikan maupun di berbagai bidang industri. Banyak penelitian yang sudah dilakukan untuk selalu mengembangkan teknik-teknik pengukuran, metode pengukuran, peralatan pengukuran, perangkat lunak, alat bantu, dan pengolahan data dari citra yang diukur. Pengukuran sudut kontak yang presisi menjadi hal yang penting untuk mendapatkan nilai yang akurat terhadap penentuan karakteristik material, yang selanjutnya data tersebut akan diaplikasikan untuk pengembangan kualitas pada proses berikutnya di berbagai bidang, sebagai contoh: di industri plastik Sabreen (2008) menyatakan sering menjumpai masalah berkaitan dengan sifat adhesi plastik. Faktor utama masalah ini adalah bahwa banyak material plastik memiliki tegangan permukaan rendah dan tidak keropos. Sebagian besar plastik mempunyai sudut kontak besar dengan sifat dan hidrofobik dan tidak alami bila dibasahi. Properti ini menguntungkan untuk para desainer, tetapi sering mengakibatkan masalah sekunder pada saat perakitan dan dekorasi di bidang ikatan, pencetakan, pelapisan, dan pewarnaan material. Dalam bidang industri kayu, Sucipto (2009) menyatakan pentingnya pengukuran sudut kontak untuk mengetahui tingkat keterbasahan dan tegangan permukan kayu. Keterbasahan kayu berpengaruh pada tegangan permukaan yang berakibat pada pengembangan struktur kayu untuk melepaskan gugus hidroksi
1
2
polar. Hal tersebut akan berakibat mengembangnya cairan atau polimer perekat yang diaplikasikan pada kayu. Pemilihan perekat cair sangat tergantung dari keakuratan penentuan tegangan permukaan dari hasil pengukuran sudut kontak. Kubiak et al. (2010) dalam penelitiannya di bidang material industri menyimpulkan bahwa tingkat keterbasahan permukaan material dipengaruhi oleh tingkat kehalusan permukaan material tersebut. Hal ini dapat digunakan dan diaplikasikan dalam praktek yang berhubungan dengan interkasi permukan dan cairan, misalnya pelumasan yang lebih baik untuk mengurangi gesekan dan keausan material. Pengaruh kekasaran permukaan juga diteliti terhadap hasil pengukuran sudut kontak. Korelasi yang baik antara percobaan pengukuran sudut kontak dan prediksi yang dimodelkan telah ditemukan pada setiap material yang diteliti. Manukyan (2013) dalam desertasinya meneliti tingkat keterbasahan permukaan pada kondisi permukaan yang sangat kasar untuk kepentingan pencetakan, coating, cooling, dan aplikasi lainnya. Berbagai macam cairan digunakan untuk penelitian tersebut antara lain: PDMS (polydimethylsiloxane), air deionisasi, dan gliserin-air (85%:15% perbandingan volume). Pembasahan dari substrat uji dilakukan dalam orientasi vertikal dan horisontal, dengan cara mencelupkan substrat ke dalam bak cair dan memompa cairan melalui pusat substrat masing-masing. Sudut kontak yang jelas pada setiap substrat diukur, kemudian dicari fitur yang dihasilkan dari korelasi antara jumlah kapiler, sudut kontak, dan ukuran. Simulasi numerik untuk pembasahan substrat horiszontal dilakukan dengan menggunakan paket open source berbasis C ++ dengan perangkat lunak CFD, dan Open FOAM®. Sudut kontak merupakan parameter uji sifat permukaan material resin komposit sebagai material restorasi gigi yang berinteraksi dengan saliva, ion, dan mikroorganisme didalam rongga mulut ini dinyatakan oleh, Kurniatie (2014). Penelitian yang dilakukan adalah membandingkan hasil pengukuran sudut kontak dengan menggunakan pengolahan citra dan dengan metode goniometer. Hal ini dilakukan karena proses pengukuran sudut kontak masih dilakukan secara manual, sehingga perlu dicoba metode yang lain untuk mempermudah proses pengukuran.
3
Perkembangan dan penelitian di bidang bio medis untuk medapatkan material baru yang akan digunakan untuk pengganti bagian tubuh manusia, seperti tulang, tumpatan gigi, dan material implan lainnya juga memerlukan pengujian untuk menentukan sifat dari material tersebut untuk bisa diterima secara alami oleh tubuh. Salah satu pengujian yang dilakukan adalah dengan pengukuran sudut kontak. Arifvianto et al. (2011), dalam penelitiannya menyampaikan bahwa tingkat kekasaran permukaan dan keterbasahan menentukan stabilitas integrasi tulangimplan. Implan yang stabil dapat ditemukan pada mereka dengan permukaan kasar dan hidrofilik. Perlakuan sand blasting pada permukaan adalah salah satu teknik saat untuk mendapatkan permukaan dengan sifat khas tersebut. Pada penelitiannya yang lain, Arifvianto et al. (2012) juga menyebutkan struktur permukaan, kekasaran dan keterbasahan adalah salah satu faktor penting yang menentukan interaksi antara implan dan jaringan di sekitarnya. Penelitian ini mempelajari efek perlakuan steel slag ball blasting pada struktur permukaan terhadap tingkat kekasaran dan keterbasahan. Pengujian dilakukan dengan specimen material 316LVM stainless steel. Keterbasahan ditentukan dengan uji sudut kontak tetesan. Akuisisi citra dilakukan secara manual dengan Kamera digital EOS 550D. Produsen alat ukur sudut kontak selalu mengembangkan produknya dengan teknologi tinggi, akan tetapi biaya maupun harga alat ukur yang dipasarkan tentu saja juga sangat tinggi sesuai dengan kualitas dan fitur yang ditanamkan dalam instrumen tersebut, sebagai contoh beberapa produsen besar instrumen alat ukur sudut kontak, seperti: KRÜSS gmbh, Ramé-Hart Instrument co., Dyne Technology, dan LSM Group. Pengukuran sudut kontak secara manual masih dijumpai untuk penelitian di skala laboratorium pada institusi pendidikan, untuk itu perlu adanya pengembangan metode untuk menciptakan alat ukur sederhana, mudah digunakan, biaya rendah, dan dengan tetap menjaga tingkat kepresisian maupun keakurasian alat ukur dengan teknologi yang tersedia pada saat ini. Teknologi dibidang pengolahan citra digital mendukung dan memungkinkan dikembangkannya sebuah sistem alat ukur sudut kontak yang terintegrasi mulai dari pengambilan citra dari obyek yang diukur,
4
pengaturan parameter, pengolahan citra, dan sampai penyajian data dari hasil pengukuran. 1.2. Rumusan masalah Berdasarkan latar belakang yang ada maka perlu dikembangkan sistem alat ukur sudut kontak tetesan yang menggunakan pengolahan citra digital berbasis C# yang bisa digunakan untuk skala penelitian laboratorium. 1.3. Batasan masalah Untuk lebih memfokuskan penelitian yang akan dilakukan, maka dalam penelitian ini diambil sejumlah batasan masalah sebagai berikut: 1. Penelitian ini dititik beratkan pada teknik pengolahan citra digital. 2. Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah berupa data primer yang merupakan intensitas 3 warna dasar (RGB). Citra digital diambil dengan menggunakan webcam. 3. Metode pengukuran pembanding kepresisian adalah pengukuran dengan perhitungan manual. 4. Perangkat lunak yang digunakan untuk mengembangkan sistem pengolahan citra digital menggunakan Microsoft Visual Studio Express 2013. 1.4. Tujuan penelitian Penelitian ini bertujuan sebagai berikut: 1. Membangun purwa rupa alat ukur presisi sudut kontak dengan metode pengolahan citra digital. 2. Mengetahui tingkat kepresisian purwa rupa alat ukur bila dibandingkan dengan perhitungan manual. 3. Mengetahui parameter-parameter dalam proses pengukuran sudut kontak. 1.5. Manfaat penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Didapatkanya purwa rupa alat ukur untuk membantu pengklasifikasian tingkat keterbasahan material berdasarkan hasil pengukuran sudut kontaknya. 2. Memberikan konstribusi bagi peneliti di lembaga pendidikan yang membutuhkan instrumen laboratorium alat ukur sudut kontak.
5
3. Memberikan konstribusi untuk aplikasi penelitian yang sebenarnya, seperti di bidang biomedis, perkayuan, pakaian, percetakan, coating, dan lain sebagainya. 4. Memberikan sebuah metode baru pengukuran sudut kontak.
