-
LAPORAN PENELITIAN
PEMBUATAN OANPENGUKURAN TBAruSM|TASI BAHAN POTIANITIN KOMPTEKS
Oleh: TUTIARYATI YAYAHYULIAH
DIBIAYAIOLEH BAGIANPROYEKPENINGKATAN KUALITAS SUMBERDAYA MANUSIA DENGANSURATPERJANJIAN PELAKSANAAN PENELITIAN NOMOR:013/L|T/BPPK-SDM/|Iil2O01 TANGGAL15 MARET2oO1
DIREKTORAT JENDERALPENDIDI KANTINGGI DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
FAKULTAS MATEMATIKA DAN IIMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN OKTOBER 2OO{
i , (\
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN I AIDNPAN
AT'TTTP PF'lvH'T TTIAN
1. a. JudulPenelitias L Il^+^a^-i u . r\g rv5vr r
DfISF'N'IL'TITTA zf1!v!^
: PombuatandanPe*gukuranTrensmitasiBahan PolianilinKompleks .T/TT/TTT
I)^-^li+i^I wr r wr r lr or r
1'
-
al
t
ttl
2. KeiuaFeneiiiia a. NamaLengkapdanGelar b. JenisKelamin c. Pangkat/ Golongan/ NIP d. JabatanFungsicnel e. Fairuitasr Jurusan f Uni-u,,4nst./Aliademik s. tsidanellmu vangdrteliti
Dra.Tuti Aryati,ilIS. Peremnrr.en
Penata/ Itr.c / 13l 413 148 I-ektor MIPA/ Fisika Lhi v-ersitas Padjadjaran f isikaMatenai : 2 orang
3. JunriahTim Peneliti I
uo I Na*a I
1
i famttas/Lembaga
Dra.Tuti turyati.Ms. Dra. YavahYuliatr-trIS.
4. LokasiPenelitian
5. Jangkawaktu peneiitian
Tugas
Fisikra-FiviiPA UiliPAD
K€tua Feneiiti
Fisika,Fh,{tPAUNPAD
Peneliti
: LaboratoriumMaterialJurusanFisik4 FakuitasfuIiP4 UniversitasPadjad'i aran JalauFrayaJaticangcr,Sumedang45363iavreBaret : 8 bulan(i5 lviaret200i - 14Oktober200ii
6. Biayadanjangkawaktupenelitian ir tr o JI :u: *f !fcfhr aa r th vtsJ!
n o qlvr li+rio - r yvr lr cr
D - < nnn nnn .' r\p J.vvw .vvvr-
/I :-^ l '.+\ anLi ^t i
Bandung,2 Oktober2001 T{annl o
Mengetahui KetuaKelembagaan Penelitian
P rmrpl r
D enal i fi on vrrvrrrrslr
r
4'14/tu //
Dra-Tuti Aryati,MS. NIP 1314 148 -!3 .Masjhur,dr,SpPD-KE,Sp KN
ABSTRAK Denganmenggunakancamphor sulfonic acid (CSA) sebagaisalahsatu asamprotonik bergugusfungsionaluntuk memprotonasipolianilin,telahdibuatfilm polianilinkompleks dibuat dengan melarutkanpolianilin kompleks dalam pelarut m-cresol dengan perbandinganbobot I yo. Pengukuran dengan perbandingan2'.1. Film PANI-CSA
resistansi bahan memperlihatkankarakteristik listrik yang stabil pada temperatur dibawah 10ff C, denganresistansipermukaan75 Ohm. Padakeadaantersebutbahan memilikitransmitansisekitar6V/o padapanjanggelombangantara400 dsampaiiOOnm.
ABSRACT
By using camphor salfonic acid (CSA) as a funtionaliz*dprotonic acid to protonated A polyaniline,hasbeenmadea polianylinecomplexmaterialat 2.1 mol concentration. PANI-CSA film was castedfrom soutionof l% weight of polianylinecomplexin mshohthat the PANI-CSAcomplexfilm measurement cresol. The resultof the resintance has stable electricakcharacteristicat the temperaturbelow l00o C, with 75 Ohm of surfaceresistance.At thesesituation,the materialshow transmitancein about 60 o/oat the rangeof 400 to 700 nm of wavelength.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas terselsaikannyalaporanpenelitianini. Laporan ini memuat hasil penelitian yang dilakukan selamadelapanbulan yang dibiayai Oleh Proyek Peningkatan Kualitas Sumber Daya Manusi4 tahun anggaran 2OOOlzO}t, dengan srat perjanjian penelitian No. 013/LIT/BPPK-SDM?IIV2OOL, tanggal 15 Maret 2001, tentang Pernbuatan dan Pengukuran Transmitansi Bahan PolianilinKompleks. Dalam kesempatanini kami mengucapkanterimakasihkepadapihak-pihak yang telah memungkinkanterselenggaranyapenelitianini, antaralain: r
Ketua Lembaga Penelitian UNPAD
beserta staf atas bantuannya dalam
merealisasikanproyek penelitian ini. o
Dekan Fakultas Fisika FMIPA UNPAD beserta staf yang telah memberi dukungan mulai dari pengajuanproposal sampai penyelesaianpenelitian ini.
o
Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNPAD, yang telah memberikankeleluasaanwaktu dan fasilitasLab. untuk melaksanakanpenelitianini.
o
Para peneliti di Lab. Fisika Material Jurusan Fisika FMIPA UNPAD terutama mahasiswatugas akhir: Agustiana Ramdani dan Budiyana, ataskerja samayang baik selamapenelitian.
o
Rekan-rekandosenlainnyayang telah memberikanbantuanselamapenelitian Kritik dan sarankearah perbaikan sangat kami harapkan, terima kasih. Bandung,Oktober 2001 Ketua Peneliti.
Tuti Aryati
DAFTAR ISI Halaman Lembar Identitas dan Pengesahan
Abstract Kata Pengantar
DaftarIsi Daftar Gambar
l. Pendahuluan
3 Tujuandan ManfaatPenelitian 4 . Metode Penelitian 4.1.Pembuatan B ubukP A NI E B 4.2 Pembuatan KompleksPANI-CSA dan Film PANI-CSA 4.3 Pengukuran Konduktivitas film PANI-CSA - --4.4_Pqngkural SpektrumIJV-Vis film PANI-CSA ....... 5 . Ha sildanP embahasan 6 . Ke simpulan ...........
-. . . . . . . . . . . . .9. . . .............10 ...............10 ................... II . . . . . . . . . . . . . -. . . . . . 12 .........16
Da fta rPustaka
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
RiwayatHidupPeneliti.....
................_....18
DAFTAR GAMBAR Hal.
Gambar2.1 StrukturmolekulPANI secaraumum
I
Gambar2.2 Bentuk PANI padatingkatoksidasiyangberbeda
4
Gambar2.3 Prosesdoping/dedopingPANI melaluiprotonasi/deprotonasi
5
Gambar2.4 Strukturpita energipolarondanbipolaron
6
Gambar5.1.SpektrumUV-Vis PAI{I-EB
14
Gambar5.2.SpektrumUV-VisPANI-CSA
t4
Gambar5.3 KurvaTransmitansi film PANI-CSAuntukresistansi permukaanyang berbeda.
l5
DAFTAR TABEL halaman Tabel 5.1 KarakteristikI-V Film PANI-CSA
l3
Tabel5.2 Resistansi Film PANI-CSA.
l3
1. PENDAHULUAN
Sifat konduktif bahan polimer ditemukan pertama kali pada tahun 1978 oleh Shirikawa dkk. pada bahan poliasetilen. Pada penelitian selanjutnyatelah ditemukan beberapabahan polimer lain yang bersifat konduktil Ciri utama yang dimiliki polimer konduktif adalah adanya ikatan terkonjugasi pada pada rantainya. Di antara polimer berkonjugasi, polianilin (PANI) dan poli-para fenilen vinilen (PPV) merupakan bahan yang banyak dipelajari karena kaya akan potensi aplikasi. Beberapa contoh polimer berkonjugasilainnya adalahpolipirrol (PPY), poliasetilen(PA), poliparafenilen(PPP), politiofen(PT), polituran(PF). Beberapacontoh potensiaplikasidari PANI yang menarikadalahbahanperisai elektromagnet,transistor,indikator elektrokromik dan snrart v'indow, alternatifbaterei sekundertanpapolusi, sertasensordan aktuator,dan optoelektronik.Sedangkancontoh LED, devaisoptik nonlinear sel surya. aplikasiPPV adalahsebagaibahan Selanjutnya,PANI khususnyamenempatikedudukanyang istimewakarenakaya aspek ilmiah dan luas potensi aplikasinya. Berbeda dari polimer konduktif lainnya, mekanismepolimerisasidan proses dopingnya serta sifat kimia-fisisnyamemperlihatkan variasi yang luas, tergantung pada jenis bahan pelarut dan elektrolit, jenis proses serta parametersintesisyang dipilih. Dengandemikian,bahanini nremberipeluangluas bagi pengkajianilmiah dan pengembangan aplikasinya. Pada awalnya polianilin murni dikcnal schagaibahan dcngan intraktablilitas tinggi, sulit untuk diproses,hal ini mcnrpakankcrrdalautanladalarnaphkasin)'aPada perkembangannya diketahuibahw'apolianilindalanrbcntuk basa.tanpa dopinu yang bersifatisolator dapatlarut dalamNlr4P(N-nrethylpirrolidinone)[ J, pyrrolidine[2] dan asamsulfat pekat sertaasam-asam kuat lainnya.Meskipundemikiankenrungkinanuntuk mendapatkanbahan polianilin dalam bentuk konduktor yang dapat larut dalam pelarut non-polar atau pelarut organik polar rendahmasihbelum tampak. Perkembangan berikutnya menunjukkan bahwa penggunaan asam protonik fungsional seperti HCSA (camphorsulfonic acid) sebagai dopan menghasilkan bahan polianilin kompleks PANI-CSA yang dalam kedua bentukny4 konduktif dan non konduktif dapat larut dalam pelarut biasa seperti toluene, xylene, chloroform, m-cresol dan lainJain.Dengandemikian asamprotonik fungsionalmemungkinkanpolianilin dapat
diproses dalam bentuk konduktifnya untuk dijadikan serat, lembaran,film tipis danlain-lain. transparan Programpenelitianini merupakanlangkahawal untuk melakukanstudi aplikasi polianilin komplekskhususnyaPAI.II-CSA sebagaibahanelektrodatransparan.Untuk maksud tersebut akan dlakukan pembuatankompleks PANI-CSA dan pengukuran karakteristiknya. bubukbasa Terlebihdahuluakandilakukansintesispolianilinuntuk mendapatkan emeradirq dilanjutkan dengan pembuatan kompleks PANI-CSA pengukuran konduktivitassertapengukurantransmitansinya.
2
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 POLIANILIN Polianilin (PANI) adalah polimer konduktif yang mempunyai ikatan rantai terkonjugasi. Struktur molekul polimer PANI secaraumum ditunjukkan oleh gambar 2.1 dibawah ini.
fp-i_o_iXo_._e_.)1, Gambar 2.1 Struktur molekul PANI secaraumum
Pada gambar tersebut tampak bahwa polimer PANI mempunyai dua gugus berulang, /rnsi--,a-!\ v/ / yaitu gugus tereduksi \dan gugus
teroksidasi
/,n-.Y:'-.) 'J \:
/. Gugus-ggg;us
tersebut mengandung molekul-molekul berbentuk cincin benzoid (-€>-) kuinoid (+)
dan cincin
yang dihubungkansatu samalain oleh atom nitrogen melalui ikatan amin
(-I.{H-) dan imin (-N:)
[3]. Nlai y dalam gambartersebutyang berkisar antara0 dan 1,
menentukantingkat oksidasi PANI. Bila y : 0, PANI berada dalam tingkat teroksidasi penuh yang menghasilkan polimer dalam bentuk basa pernigranilin (PGI.Q, sedangkan harga y : 0,5 berikaitan dengantingkat setengahteroksidasiyang menghasilkanpolimer dalam bentuk basa emeraldin (EB), dan y : I berkaitan dengan tingkat tereduksi penuh yang menghasilkan polimer dalam bentuk basa leukoemeraldine (LEB). PANI yang teroksidasi, akan kehilangan atom H yang berikatan kovalen dengan atom N di sebelah cincin benzoid. Penarikan atom H tersebut menyebabkan atom N tidak stabil karena memiliki satu elel
PANI hasil sintesakimia beradadalam bentuk EB bersifat isolator, bentuk tersebutdapatdiubah menjadiES (garamemeraldin)yang konduktif melaluiperlakuan asamatau protonasi[4]. ProsesprotonasiEB menghasilkancacatrantai dalambentuk pasangan dikationdan dopand sepertiterlihatpadagambar2.3. DopanA yangmasuk ke dalampolimer akan terikat secaracoulombdengankation yang terdapatpadarantai ini tidak PANI. Pada prosesdoping/dedopingmelalui prosesprotonasildeprotonasi jumlah elektrondi dalamrantai. mengubah IIHHH
| ,/zr\ I ,,^\ ,/^\ l ,/,.r\ -{sJ)i_ ! -1S/-'!-1sr-F19}-
GEB)
'11 ll&' f {{
/^\
\-7
} IHHH | /^\
)}-n{( -
\/:/
|
/n\
-
\y/
) }-r--{(
L/n\
)}-x--{( ?
I
\v/
)Fr-+
f *o"ttr"-, { /^\ - F\ - , R +, E \ --<( )F-t{--- r{---{( /)-r= I \-/ I \-/ | \-./ H
\-/
|{-H -
'11,'*,,*
+ Ni t{
l
_O_l_O_1O_o€_n_
rEB)
*t ll'a'
I
,A..F ,A + ,A\-/]. -< ( )F r{ -{ ( ( )FN :< \Y/ )FN --{ \:1./ | | Y-/
*
f
E/
FN -
*o.ouo"*,
-0-i,{-o-0+-.4-6-
Gambar 2.2 Bentuk PANI padatingkat oksidasiyangberbeda
1"*"y
l,(*ro-il{o---e--I o"r*.*,|
"*.*,
{*"*',*"*t
Gambar 2.3 Prosesdoping/ dedoping PANI melalui protonasildeprotonasi
Proses'frrotonasidapat terjadi melalui beberapacar4 diantaranyamelalui atom N yang berikatan imin yang dipengaruhi stabilitas resonansi [5]. Protonasi PANI EB dengan HCI (asam klorida) hingga tingkat 50 7o menunjukkan adanya peningkatan sinyal ESR terhadap kenaikan tingkat protonasi. Hasil tersebut bertentangan dengan bentuk dikation ES yang tidak memiliki radikal dan spin. Kehadiran cacat rantai bentuk kation radikal (polaron) polisenrikuinondinyatakan sebagai akibat proses disproporsionasi (redqks inlernal) llasil scpcrti ini cendcrungter-iadipadapemberiandopan yang berasal sepcrtitl('1. llt". lll. dan sebagainya [6]' dari asantntonovalen. Selanjutnya. kehadiran polaron dan bipolaron pada rantai PANI menimbulkan perubahan struktur
elektroniknya. Perubahan tersebut secara kualitatif
dapat
digambarkansebagairrrunculnya celahQlap slates)dalam strukXurelektronik. Susunan tingkat energi dalam celah energi tersebut berkaitan dengan kehadiran polaron dan bipolaron seperti yang diperlihatkan pada garnbat 2-4-
Pita Konduksi
(a)
(b)
Gambar 2.4 Struktur pita energipolaron (a) dan bipolaron(b)
Munculnya tingkat-tingkat energi di dalam celah energi dapat dideteksi dengan spektroskopi yang berkaitan dengan proses transisi antar berbagai tingkat energi. Pada gambar di atas juga ditunjukkan kemungkinan eksitasi elektron yang terjadi pada polimer konduktif yang mengandung polaron atau bipolaron. Kehadiran polaron dalam polimer konduktifmenghasilkanempat transisi yaitu transisi El dari pita valensi(PD ke pita konduksi (PK), transisi E2 dan E4 dari pita valensi (PV) ke pita polaron, dan transisi E3 dari antar pita polaron. Selanjutnya,kehadiranbipolaron dalam polimer tiga transisivaitu tanpa kchadrrarttransisil:3 (transisi konduktif hanyamenghasitkan antarpita bipolaron)[7].
2.2 PolianilinKompleks(PANl-kompleks) Polimer yang memiliki ikatan rantai terkonjugasipada umumnyabersifat rigid sehinggasulit untuk di proses.Demikianpula halnyadenganPANI yang diperolehdasri hasil sintesiskimia. Keadaanini merupakankendaladalamaplikasiny4terutamaaplikasi yang berkaitandenganfilm tipis konduktif. Film konduktif PANI biasanyadiperoleh denganmelarutkanPANI-EB yang non konduktif dalam pelarut seperti N-methyl-2pynolidinone(NMP), setelahmenjadifilm kemudiandiberi dopansehinggamembentuk
film PANI-ES yang konduktif. Film PANI-ES yang dibuat dengancara seperti ini biasanya memilikikonduktvitasantara1 sampai5 S/cm[S]. Hasil penelitian beriktrtnya menunjukkanbahwa pengguniumasam protonik bergugusfungsional(functionalizedprotonicacid) sebagaidopanmenghasilkan PANIkompleksyangdapatlarut dalampelarutorganikbiasa. Asam protonik bergugusfungsional secaraumum dinyatakandengannotasi H.(M-R),
dengan ffnn
adalah gugus asam fungsional yang dapat berupa asam
sulfonik" asamkarbosiklik, asamfosfonilq sulfat atau fosfat dll., dan R adalahsuatu gugus organik. Proton dari asam protonik bereaksidengannitrogenyang berikatan iminbpadapolianilindan mengubahbasamenjadigaramyangkondukti{,gugus(M--R) bertindaksebagaiion lawan.PemilihangugusfungsionalR dipilih disesuaikan dengan pelarutnon polar atau pelarutorganik denganpolaritasrendah.Sebagaicontohdapat dipilih champorsulfonicacid (CSA) atau dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA)tgl Pemilihangugusorganik tersebutmembuatPANl-kompleksdapatlarut dalampelarut biasasepertidekalin,kloroform,meta-kresol, xilenadansebagainya.
3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN Sejalan dengan perkembanganteknologi piranti elektronika, bahan konduktor transparanbanyak dibutuhkan. Bahan konduktor seperti ini pada umumnya digunakan sebagai bahan pembuatan elektroda transparan dan bahan antistatik transparan. Elektroda transparan dibutuhkan antara lain untuk LED, sel surya dan LCD (layar peragakristal cair). Sebagaielektroda transparandibutuhkan bahandengankonduktivitas lirtrik yang relatif tinggi dan transparansiyang tinggi pula. Hanya sedikit bahan yang memiliki kombinasi karakteristik seperti ini. Bahan organik yang memiliki potensi applikasi dibidangini antaralainbahanpolianilin kompleks danblending-nya. Program penelitian ini bertujuan untuk melakukan studi aplikasi polianilin kompleks khususnya PANI-CSA sebagai bahan elektroda transparan. Untuk tujuan tersebut akan dilakukan pembuatan kompleks PANI-CSA
dan
pengukuran
karakteristiknya. Terlenih dahulu akan dilakukan sintesispolianilin untuk mendapatkanbubuk basa emeradin, dilanjutkan dengan pembuatan kompleks PANI-CSA5
pengukuran
konduktivitas sertapengukurantransmitansinya. Banyak manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari program penelitian ini. Dari segi keilmuannya sendiri penelitian ini berfanfaat untuk dapat menguasaiproses pembuatandan penentuansifat-sifat bahan konduktif transparan. Manfaat lain dari program penelitian ini adalahmeningkatkanatmosfir akademik khususnya di laboratorium Fisika Material FMIPA UNPAD karena pada program penelitian ini selain dosen-dosendiibatkan pula beberapamahasiswa.Diantara mereka ada yang menjadikannya sebagaibahan tugas akhir, bahan LKTI dan lomba karya ilmiah mahasiswalainny4 yang sampailaporan ini dibuat masih sedangberlangsung.
4. MBTODE PENELITIAN
4.1. PembuatanBubuk PANI EB Bubuk PANI EB dibuat dengan metode kimia dari monomer anilin, asam klorida, dan inisiator ammonium persulfat. Proses sintesisdikelompokkan dalam lima tahap, yaitu penyiapanlarutan, polimerisasi,pemisahan,deprotonasi,dan pengeringan. Tahap pertama adalah penyrapan larutan anilin dan larutan inisiator. Larutan anilin dibuat dari 16,6 ml anilin (0,73 M) yang telah didestilasi dengan lM HCI bertemperatur loC hingga jumlahnya 250 ml. Kemudian larutan inisiator dibuat dari 13,68gr ammoniumpersulfat(0,24 M) dengan lM HCI bertemperaturl"C sehinggan jumlahnyamenjadi250 ml. Campurananilin dan inisiatortersebutmasing-masing diaduk denganpengadukmagnetik hingga merata sehinggalarutan berwarnabening. Tahap selanjutnya adalah polimerisasi yaitu pencampuran larutan monomer dengan larutan inisiator disertai dengan proses pengadukandengan menggunakanalat pengaduk magnetik. Pencampuran dilakukan dengan penetesan larutan inisiator ke dalam larutan anilin dengan kecepatan sekitar 2 mVmenit pada temperatur sekitar 0"C. Proses polimerisasi ditandai dengan timbulnya perubahan warna. campuran yang berturut-turut dari bening menjadi kuning bening, hijau muda, hrjau tuq biru mud4 biru tua dan terbentuknya endapan biru kehitaman. Setelah pencampuran inisiator dan monomer selesai,pengadukanditeruskan sekitar 4 jam lagi sehinggadiperoleh larutan vanq lebih pekat denganendapanyang lebih banyak. Tahap ketiga adalahproses pemisahanyaitu untuk mendapatkanpolianilin murni dalam bentuk endapanyang terpisah dari zat-zat lain. Pada tahap ini hasil polimerisasi disaring dengancorong buchner, sehinggadiperoleh endapanhijau kehitamandan filtrat berwarnabening. EndapanPANI yang berwarna hijau kehitamantersebut dicuci dengan akuades. Pencucian dilakukan secaraterus-menerus hingga warna filtrat menjadi bening, serta diperoleh endapan dengan warna tetap hijau kehitaman. Pencucian selanjutnya menggunakanmetanol yang berlangsung hingga filtrat berwarna bening. Selanjutnya transfer PANI menjadi PANI EB dilakukan melalui penqrmpuran endapanPANI dengan 250 ml 0.1 M NH4OH (Merck 25 %) sehinggapH campuran tersebut melebihi 8. Proses tersebut dilakukan dengan pengadukan selama 15 jam. Selanjutnya campuran tersebut disaring dan dicuci dengan akuades, sampai filtrat g
berwarna bening. Pencucian tersebut dilanjutkan dengan menggunakan metanol. Endapan yang dihasilkan kemudian diekstrak dengan TFIF (Tetrahidrofuran) untuk membuang PANI yang berantai pendek. Endapan yang dihasilkan tersebut kemudian dibilas dengandietil eter. Prosesselanjutnyaadalahpengeringanmenggunakandesikator yang divakumkan selama 24 jam. Endapan tersebut selanjutnya digerus, sehingga diperoleh bubuk berwarna coklat keperakan.Bubuk tersebut kemudiandikeringkan kembali dalam sistem pengering vakum pada temperatur sekitar 50' C selama4 jarr.
4.2 Pembuatan kompleks PANI-CSA dan Film PANI-CSA Basa emeraldin hasil sintesis secara kimia dicampur dengan cantphorsulfonic acid (CSA) dengan perbandingantertentu. Dengan menggunakanmortar dan pestle, campuran PANI-EB:CSA tersebut digerus sampai tercampur dengan baik dalam atmosfir}rcrl. Film PANI-CSA dibuat denganmelarutkansejumlahtertentu kompleks PANICSA dalam pelarut m-cresol dengankonsentrasitertentu disesuaikandenganketebalan yang diinginkan. Larutan kemudiandimasukkankedalamultrasonic bath selama48 jam pada temperatur 50" C. Larutan selanjutnyadisaring untuk membuang bagian-bagian yang tidak larut dan dicu.tlirtg diatas substrat kaca dengan menggunakanspin casting, kemudian diuapkan pada temperatur 50oC untuk menghilangkansisa-sisapelarut dilanjutkandcnuanpcngcringan dalanrnranqvakunr
-4.-3 Pengrrkuran Konduktivitas F'ilm PAN I-CSA Konduktivitas konduktivitas/resistivitas film
PANI-CSA
diukur
dengan
menggunakan metode four line probe dengan menggunakan kawat platina sebagai probe, sumberarus konstan dan alat pengukur tegangan. Konduktivitas dihitung melalui hubungan o:
(i/AQ.(d/wt)
dengan: i adalaharus yang diberikan
l0
AV adalahteganganantaradua probe bagiandalam d adalahjarakantarprobe w adalahlebarsampeldan t adalahtebalsampel.
4.4 PengukuranTransmitansi Film PANI-CSA Untuk mengamatisifat optiknya antara lain dapat dilakukan dengan mengukur transmitansimelalui pengukuranspektrum UV-Vis. SpektrumUV-Vis berkisarantara 160nm sampai960 cm. Dalam molekul organik biasaspektroskopiini digunakanuntuk elektronterluarke orbital dengantingkat energiyang lebih tinggi. Selainitu mengeksitasi juga digunakanuntuk menyelidikikonjugasimolekul yang akantampak dari pergeseran pita absorbsike panjanegelombang\'ang iebih besar serta peningkatanintensitas absorbsipadadaerahtersebut.
5. HASIL DAN PEMBAHASAN
5. 1. Ilasil SintesisBubuk PANI Polimer PANI yang dihasilkan dalam eksperimen ini menggunakanparameter sintesisoptimumyaitu perbandinganberat anilin dan inisiator 2:1, suhupolimerisasisekitar 0"C, waktu polimerisasi4 jam dan konsentrasipelarut HCI lM ('liia 1995a). Hasil polimerisasiyang diperolehpertamakali adalahendapanberwarnahijau kehitaman.Produk ini diidentifikasi sebagai enreraldin hidroklorid, berupa bubuk garam emeraldin yang dalam larutan tlasil tahap peftantaini kentudianCi-deprolonasi terprotnasisekitar42ot'o. NH4OI-idenganpl-l diatas 12, merrjadibasacmeraldin(PANl-i:ll) berupabubukbenvarna sejumlahkecil PANI EB berantai THF menghasilkan coklat tua. Ekstraksimenggunakan pendekdan sejumlahbesarPANI berantaipanjang.
5.2 Kompleks PANI-CSA dan Film PANI-CSA 2'.1 mol. Dan film PANI-CSA Kompleks PANI-CSA dibuat denganperban
5.3 Konduktivitas Film PANI-CSA Karakteristik elektrik fim PANI-CSA dapat dilihat dari hasil pengukuran karakteristikI-V film PANI-CSA padaberbagaitemperatursebagaisepertipadatabel 5.1. terhadaptemperaturdiamati disini mengingatdalani aphkasinyasebagai Kelrergantungan elektroda transparanuntuk sel energi surya (materi penelitian yang sedangdilakukan di lab Material fisika UNPAD oleh kelompok lain) filrn PANI-CSA ini harus mengalami pemanasanpadaproseskonversi termal sel suryatersebut. l2
Tabel5.1KaraktcristikI-V Fitm PANI-CSA.
V(mV)
I (rnA)
0,00 I,00 0.20 0.30 0,40 0-50 0-60 0,70 0,80
100"c
50"c
2J,.,C 0.0
0.0
5 .0
35.4
14.6 27 , 8 29 . 1 36.4 50.9
?5 4
509
10,1 l5.l
20.2 ?5 1
40,4
58 , 2
0.90
455
6\4
I.00
50.5
1? . 6
150"c
1453 I 453 1649 I 848
2040
25r0
0,0
7.8 L5,7 23,5 31,4 39.2
219
433 643 849
1053
54,9 54.9 67.6 70,5 78.2
i 75"C
0.0 2470 2470 2470 2484 2480 2490 2490 2490 2500
0,0
Dari tabelkarakteristikI-V tersebutdiperolehresistansipermukaansebagaiberikut: Tabel 5.2 ResistansiFilm PANI-CSA.
T.C 27 50 100
R(Ohrn) 48 69
r50
2009 8.181
t>
175
Hasil pengkurandan perhiotunganpada tabel diatasmenunjukkanbahwa resistanst film PANI-CSA naik terhadap kenaikan temperatur yang berarti konduktivitas bahan menurundengannaiknya temperatur. Sampai temperatur 100"C kenaikan resistivitas kecil sedangkan diatas temperatur 150'C resistansi bahan naik secara drastis. Hasil ini meirunjukkanbahwabahanmengalamidegradasipadatemperaturdiatas i 50"C. 5.4 Spektrum UV-Vis Film PANI-CSA Spektrum absorbsiPANI-EB yang diambil pada paqjanggelombang400 sampai 1000 nm diperlihatkan pada Gambar 5.1 dan untuk film PANI-CSA pada Gambar 5.2. Gambar 5.1. mernperlihatkankarakteristik optik basa emeraldin dengan puncak absorpsi
l3
yang tinggi disekitarpanjanggelombang440 nm. Pada Gambar 5.2 muncul puncak tajam m-cresol. disekitarpanjanggelombang260 nm sebbagaiakibat penambahan
tr I
o
i
I 9 .i;
I
n< v.J
:-
ii qL
\*--
|I
t
l- - .
200 400 600
800 1000 1200 1 4 0 0 ' 1 6 0 0 Wave length (nm)
Gambar5.1.SpektrumUV-VisPANI-EB
(a)
:
0.5
0.0 1000
200
?oo0
1500 \'r'!€
ktgth
(ffi)
1n
(b)
€ o.s 0.0 200
1000 .-
1500
?000
Warclagth(6)
Gambar5.2. SpektrumUV-Vis PANI-CSA Pengukuran 7o transmitansi dan pengaruh perubahan resistansi (dalam hal ini akibat prngaruh temperatur) terhadap transmitansi sampai laporan ini dibuat belum sempat dilakukan. Sebagai pembahasan dalam hal ini akan dilakukan dengan cara komparatif t4
dengan mengambil perbedaan kurva transmitansiterhadap perubahanresistansikarena perbedaanketebalanfilm sepertiyang diperlihatkanpadaGambar5.3 [9].
E 60 E 40 F
20
L I
L*
0 475
392 ohm/ft 166 ohmlf, 66 ohmzQ __r-
515
555
595
Wave length (nrq)
635
675 .:
permukaanyangberbeda. film PANI-CSA untuk resistansi Gantbar5.3 Kurva Transmitansi
Dengan membandingkantabel 5.2 dan Gambar 5.3 antara lain dapat diperkirakan bahu,a. -
Pada temperaturkamar resistansifilm PANI-CSA lebih kecil
-
l)ada tcrrrpcrattrr50
100"C, kurva transmitansiakan beradadiantarakurva I dan
kun'a ? dcnganlransnritansi diatas80%o. -
Padatemperarurdiatas 150" C film PANI-CSA dapatmemilikitransmitansidiatas90olo, tetapi konduktivitasnyatelah menurunsampai l/40 bagian.Ini berarti bahwameskipun film memiliki transmitansi yang tinggi tetapi tidak sesuai untuk bahan elektroda -- transparankarenakonduktivitasnya terlalu kecil.
l_s
KESIN{PULAN
Prosesibilitasbahan PANI dapat ditingkatkan dengan memberikandopan berupa asam sulfotate, dalam hal ini camphor sulfonic acid (CSA), sehinggabahan PANI dapat diprosessecaralangsungdalambentuk konduktifnya. Film PANI-CSA yang dihasilkanmemiliki karakteristik elektrik yang stabil pada temperatur dibawah 100 "C dan mulai mengalami degradasipada temperatur 150 'C, ditandai dengannaiknya resistansipermukaansecaradrastis sampaidengansekitar 2000 Ohrn. Spektruk UV-Vis Menunjukkan puncak absorbsi yang tajanr pada panjang gelombangsekitar440 nm untuk PANI-EB dan muncul puncakabsorbsibaru pada260 nm untuk film PANI-CSA, kemudianmenurun pada panjang gelombangdiatas 500 nm. Ini berarti bahwa balran berifat transparanpda panjang gelombangcahaya tampak diatas panjanggelombangtersebut. Nilai transmitansi pada paryanggelombang diatas melebihi 60Yo pada temperatur kamar, dan naik sampaisekitar 70Yopada kenaikan temperatur sampai 100' C. Kenaikkan tajampadatemperaturdiatas150"C. Hasil akhir yang dapat disimpulandari hasil peneiitianini adalahbahwa bahan polianilinkompleksPANI-CSA dengankonsenlrasil7o bobot memilikikarakteristikyang lebih besardari 50o/odan sesuaiuntuk aplikasielcktrodalransparandcnganlrarrsntilansi stabilpadalempcraturdibarvalr100"C.
l6
DAFTAR PUSTAKA
1. AndreattaA., A.J. Heeger,P. Smith,(1990)Polym.Comm.31,275. 2. AngelopoulosM., G.E. Asturias,S.P.Ermer, A. Ray, E.M. Scherr,bnd A G.MacDiarmid,(1988),Mol. Cryst.Liq. Cryst.160, 151. 3. SaleneclgW.R., D.T. Clar( and E.J. Samuelson(ed) (1991) Scienceand Apllication of conducling Polymers,w.R. Saleneck,D.T. clark, and E.J. samuelson(ed), Adam Higler,New York, p73. 4. Chiang,J., A.G. N{acDiarmid, (1986),Synth.Ir4et.13, 193,p 529. 5. MacDiarmid,A.G., and A.J.Eipstein,(1989),FaradayDiscussChem.Soc.88, 317 6. Lapkowski,M., (1990), Synth.Met. 35, 183 7. Tjia, M.o., R.E. Siregar,Mikrajuddin,R. Hidayat,(i994), "Pengenrbangan Bahan PolimerKonduktif dan Aplikasinya",LaporanHibahBersaingIVl, kontrakno. 040lP M|DPPMI94IPHB .IU2I | 994 ; 8. YounanXia, A.J. Epstein,and A.G. MacDiarmid(1994),Macromolecules. 27,7212. g. Cao,Y., P. Smith.and A.J. Heeger(i993), Spth. h,fet 55-57,3514. 10.Cao,Y, G.M. Treacy,A.J.Heeger, andP. Smith,(1992),Appp.phys.Letr60,2111
L7
RNVAYAT HIDUP
l.
Nama
: Tuti Aryati, Dra, MS
2 . NIP
: 1 3 14 1 3 1 4 8
3.
. Penata/IlUc
Pangkat/golongan
4. JabatanFungsional
: Lektor Muda
5. JabatanStruktural
:-
6. Unit Kerja
: JurusanFisikaFMIPA UNPAD
7. Alamat Rumah
: Jl. SaluyuIndah [, Komp. Riung Bandung, Bandung 40295.T elP.7 569786
8. AlamatKantor
: JurusanFisikaFMIPA UNPAD Jl. Raya JatinangorSumedang45363 Telp./Fax.: (OZZ)796014
9. RiwayatPendidikan
:- S2, Fisika ITB, Lulus tahun1990 - Sl, FisikaUNPAD, Lulustahun 1980
10.RiwayatPekerjaan
: Staf Dosen JurusanFisikaFMIPA UNPAD, mulai tahun 1982sampaisekarang.
11. Daftar Karya Ilmiah dan Publikasi 1. Yayah Yuliah,.Doy Hardojo H., Fitrilawati, Tuti Aryati, PengaruhPlasticizerdalam Pelarut NMP pada Sifat Mekanik Polianilin. Laporan PenelilianDasar IIl, Februari 19 9 8 . 2. Tuti Aryati, TjahyanaSualam,PembuatanFilm Tipis Polianilin SecaraElektrokimia untuk Aplikasi Elektrokromik, Laporan PenelitianDosen Muda, Februari 1998. 3. Sri Suryaningsih,Tuti Aryati, Doy Hardoyo, Analisis Konduktivitas Bahan Polianilin sebagaiFungsi KonsentrasiElektrolit, Laporan PenelitianDPP/DRK Unpad, 1898. 4. Tuti Aryati, Yayah Yuliatr, Sri Suryaningsih, Pengaruh Arus Sintesis Terhadap Konduktivitas Polianilin Hasil Elektropolimerisasi. Jatinangor,15 Oktober2001
lfl,yl'rt z (Tuti Aryatai,Dra, MSi)
t8
RIWAYAT HIDTIP
1. Nama Lengkap
: Yayah Yuliah, Dra, MS
2. Tempat dan Tanggal lahir
: Cianjur, 29 luli 196l
3. Pangkat/golongan
.Penata/IlUc
4. JabatanFungsional
: Lektor
5. JabatanStruktural
.-
6. Unit Kerja
: JurusanFisika FMIPA LTNPAD
7. Alamat Rumah
: Jl. Riung Resmi 45lIC, Komp. Riung Bandung, Bandung40295. : JurusanFisika FMIPA UNPAD
8. Alamat Kantor
Jl. Raya latinangor Sumedang45363 Telp./Fax.: (022) 796014 .- 52, FisikaITB, Lulus tahun1990
9. RiwayatPendidikan
- Sl, FisikaUNPAD, Lulus tahun 1987 : Staf Dosen JurusanFisika FMIPA UNPAD,
10. Riwayat Pekerjaan '
mulai tahun 1989 sampaisekarang.
1i.. Karya Ilmiah 1. Y. Yuliah, D. Hardoyo, F. Fitrilawati, T. Aryati, L. Safriani,D. Hamdani, "PerubahanSifat Listrik Polimer Kondulctif Polianilin Akibat ProsesPlastisasi", SeminarAkademik FMIPA UNPAD, 1999. 2. Yayah YuliatL Nendi Suhendi, Dadan Hamdani, PembuatanFilm PANI-NMP dan Aplikasinya sebagSiSensor pH, XWI National Physics Symposium and AAPPS Seminaron Physicsof Materials, Yoryakarta Desember1998. 3. Yayah YulialL Dadan Hamdani, Pembuatan dan Pengujian Unjuk Kerja FET polianilin, SeminarAkademik FMIPA UNPAD, Oktober 1998. 4. Yayah Yuliah, Doy Hardojo H., Fitrilawati, Tuti Aryati, PengaruhPlasticizer dalam Pelarut NMP pada Sifat Mekanik Polianilin. I-aporan Penelitian Dasar III, Februari 1998. 5. Yayah Yuliah, Nendi Suhendi,PembuatanPrototipe SensorpH denganBahan Aktif Polianilin, Laporan PenelitianDosen Muda, Februari 1998. 6. Yayah YuliatL Tuti Susilawati, Otong Nurhilal, Sintesisdan Karakterisasi Polianilin SebagaiBahan Aktif Sensorptt Laporan PenelitianDosen Mudq Februari 1997.
l9
Ikatan-dan 7. Yayah Yuliah, Studi Korelasi antara KonsentrasiDoping' Struktur
Konduktivitaspada FolianilirqProc. XVIth Nat. Symp.Phys' Metals and Alloys' Bandung1996 Elektrolit, 8. Yayah Vutiatr,Sintesisdan Doping PolianilindalamBerbagaiKonsentrasi prbsidingPertemuanIlmiah SainsMateri I, PPSMBATAI{, Serpong,1996Laporan Magang 9. Yayah Vufi"ft, Polimer Kondukti{, Sintesis dan Karakterisasi, Desember'1995' PenelitianBasicSciences, Jatinangor,l5 Oktober2001
(YayahYuliafuDra, MSi)
20
