Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap...

10
Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 : 7-16 7 Journal homepage: https://jurnal.unej.ac.id/index.php/JID Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap Daya Serap Gelombang Elektromagnetik pada Komposit Unsaturated Polyester Resins/Silika Effect of Silica Composition from Rice Husk Ash on The Performace of Absorbing Electromagnetic Wave on Composite of Unsaturated Polyester Resins/Silica Wisnu Ari Adi 1* , Rizky Fauzy 2 , Yana Taryana 3 dan Yusmaniar 2 1 Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju, Badan Tenaga Nuklir Nasional 2 Program Studi Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Jakarta 3 Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia * E-mail: [email protected] ABSTRACT This study aim is to know the effect of silica composition on the absorption of electromagnetic waves in the composite of unsaturated polyester resins (UPR)/silica. Silica raw materials have been synthesized from the results of rice husk ash extraction. The results of the analysis phase and elementary respective using X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS) show that the extraction of silica has an amorphous phase with a high purity. This silica powders are filler material acts as an electromagnetic waves absorber material and combined with the UPR as a matrix to form a composite. Silica powder varied with several compositions in this composite. The observation of scanning electron microscope (SEM) shows that the silica particles have been distributed evenly in the UPR matrix. Meanwhile the results of testing the absorption of electromagnetic waves at frequency range of 8 GHz - 12 GHz using a vector network analyzer (VNA) show that the addition of silica composition have significant effect on the absorption of electromagnetic waves. The more the silica content in the UPR matrix causes the absorption of electromagnetic waves more increasing. It was concluded that the presence of silica can improve the absorption performance of electromagnetic waves in composite UPR/silica. Keywords: rice husk ash, silica, UPR, composites, electromagnetic wave absorber PENDAHULUAN Perkembangan teknologi komunikasi saat ini seperti handphone menuntut perangkat komunikasi yang semakin memadai, termasuk berbagai komponen elektronik pendukungnya. Pada umumnya komponen elektronik tersebut bekerja pada frekuensi tinggi hingga GHz. Namun komponen elektronik yang bekerja pada frekuensi tinggi ini rawan terhadap kebocoran frekuensi sehingga dampak yang ditimbulkan akibat kebocoran frekuensi tersebut adalah munculnya interferensi gelombang elektromagnetik atau yang dikenal dengan electromagnetic interference (EMI) (Geetha et al, 2009 dan Patil et al, 2012). EMI ini terjadi karena frekuensi yang bocor pada permukaan komponen elektronik tersebut terpantul kembali oleh casing handphone mengenai komponen elektronik tersebut sehingga dapat mengurangi bahkan mengganggu kinerjanya. Artinya EMI ini dapat dihindari apabila frekuensi yang bocor tadi dapat diserap oleh sebuah bahan penyerap gelombang elektromagnetik yang dewasa ini menjadi marak diteliti oleh beberapa peneliti di dunia. Seiring berkembangnya teknologi komunikasi khususnya handphone ini yang semakin canggih, banyak dan murah, untuk itu diperlukan juga bahan-bahan absorber gelombang elektromagnetik yang banyak dan relatif murah. Syarat utama yang diperlukan sebuah bahan dapat dikategorikan sebagai bahan absorber gelombang elektromagnetik adalah bahwa bahan tersebut harus memiliki magnetic loss dan dielektric loss yang tinggi. Banyak penelitian bahan telah dilakukan untuk mendapatkan bahan yang dapat berfungsi sebagai absorber gelombang elektromagnetik ini seperti karbon dan besi oksida (Wang, 2011 dan Eswaraiah et al, 2011). Karbon memiliki nilai permitivitas yang tinggi dan besi oksida memiliki nilai permeabilitas yang tinggi. Dengan modifikasi melalui rekayasa struktur dapat diperoleh kedua sifat yaitu memiliki dielektric loss dan magnetic loss yang tinggi sehingga dapat berfungsi sebagai bahan absorber gelombang elektromagnetik. Perkembangan terkini adalah pemanfaatan bahan silika sebagai kandidat bahan absorber

Transcript of Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap...

Page 1: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 : 7-16 7

Journal homepage: https://jurnal.unej.ac.id/index.php/JID

Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap Daya SerapGelombang Elektromagnetik pada Komposit Unsaturated Polyester

Resins/SilikaEffect of Silica Composition from Rice Husk Ash on The Performace of Absorbing

Electromagnetic Wave on Composite of Unsaturated Polyester Resins/SilicaWisnu Ari Adi1*, Rizky Fauzy2, Yana Taryana3 dan Yusmaniar2

1Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju, Badan Tenaga Nuklir Nasional2Program Studi Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Jakarta

3Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia*E-mail: [email protected]

ABSTRACTThis study aim is to know the effect of silica composition on the absorption of electromagneticwaves in the composite of unsaturated polyester resins (UPR)/silica. Silica raw materials havebeen synthesized from the results of rice husk ash extraction. The results of the analysis phase andelementary respective using X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS)show that the extraction of silica has an amorphous phase with a high purity. This silica powdersare filler material acts as an electromagnetic waves absorber material and combined with the UPRas a matrix to form a composite. Silica powder varied with several compositions in this composite.The observation of scanning electron microscope (SEM) shows that the silica particles have beendistributed evenly in the UPR matrix. Meanwhile the results of testing the absorption ofelectromagnetic waves at frequency range of 8 GHz - 12 GHz using a vector network analyzer(VNA) show that the addition of silica composition have significant effect on the absorption ofelectromagnetic waves. The more the silica content in the UPR matrix causes the absorption ofelectromagnetic waves more increasing. It was concluded that the presence of silica can improvethe absorption performance of electromagnetic waves in composite UPR/silica.

Keywords: rice husk ash, silica, UPR, composites, electromagnetic wave absorber

PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi komunikasi saat iniseperti handphone menuntut perangkatkomunikasi yang semakin memadai, termasukberbagai komponen elektronik pendukungnya.Pada umumnya komponen elektronik tersebutbekerja pada frekuensi tinggi hingga GHz.Namun komponen elektronik yang bekerjapada frekuensi tinggi ini rawan terhadapkebocoran frekuensi sehingga dampak yangditimbulkan akibat kebocoran frekuensitersebut adalah munculnya interferensigelombang elektromagnetik atau yang dikenaldengan electromagnetic interference (EMI)(Geetha et al, 2009 dan Patil et al, 2012). EMIini terjadi karena frekuensi yang bocor padapermukaan komponen elektronik tersebutterpantul kembali oleh casing handphonemengenai komponen elektronik tersebutsehingga dapat mengurangi bahkanmengganggu kinerjanya. Artinya EMI ini dapatdihindari apabila frekuensi yang bocor tadidapat diserap oleh sebuah bahan penyerapgelombang elektromagnetik yang dewasa ini

menjadi marak diteliti oleh beberapa peneliti didunia. Seiring berkembangnya teknologikomunikasi khususnya handphone ini yangsemakin canggih, banyak dan murah, untuk itudiperlukan juga bahan-bahan absorbergelombang elektromagnetik yang banyak danrelatif murah. Syarat utama yang diperlukansebuah bahan dapat dikategorikan sebagaibahan absorber gelombang elektromagnetikadalah bahwa bahan tersebut harus memilikimagnetic loss dan dielektric loss yang tinggi.Banyak penelitian bahan telah dilakukan untukmendapatkan bahan yang dapat berfungsisebagai absorber gelombang elektromagnetikini seperti karbon dan besi oksida (Wang, 2011dan Eswaraiah et al, 2011). Karbon memilikinilai permitivitas yang tinggi dan besi oksidamemiliki nilai permeabilitas yang tinggi.Dengan modifikasi melalui rekayasa strukturdapat diperoleh kedua sifat yaitu memilikidielektric loss dan magnetic loss yang tinggisehingga dapat berfungsi sebagai bahanabsorber gelombang elektromagnetik.Perkembangan terkini adalah pemanfaatanbahan silika sebagai kandidat bahan absorber

Page 2: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

8 Pengaruh Komposisi Silika … (Adi, dkk)

gelombang elektromagnetik denganmempertimbangkan faktor efisiensi, biaya,ketebalan, berat, kekerasan, fleksibilitas, danstabilitas terhadap lingkungan.

Salah satu bahan baku silika yang relatifmurah dengan jumlah cadangan yang banyakadalah dari abu sekam padi. Abu sekam padiadalah bahan limbah hasil panen padi yangpemanfaatannya kurang optimal, selain sebagaipakan ternak juga dapat diekstraksi menjadibahan silika dengan kemurnian tinggi (Adi &Manaf, 2012, Adi & Manaf, 2013, Rochman &Adi, 2013, Le et al, 2013, Rafiee et al, 2012,Onojah et al, 2012, dan Prasad &Pandey,2012). Silika hasil ekstraksi dari abusekam padi ini memiliki nilai permitivitas yangbaik sehingga diharapkan dapat memilikidieletric loss yang baik dan mampu meredamgelombang elektromagnetik dengan baik pula(Cheng et al, 2012). Dengan demikian silika inimerupakan salah satu kandidat bahan yangmemiliki kemampuan sebagai bahan absorbergelombang elektromagnetik (Nornikman et al,2010, dan Zhou et al, 2010). Namun untukaplikasi praktis silika ini harus ditanam didalam matrik polimer membentuk sebuahkomposit sehingga dapat dibuat dalam berbagaimacam bentuk.

Pada penelitian ini, akan dilakukanpembuatan komposit dari silika yang ditanamdi dalam polimer unsaturated polyester resin(UPR) sebagai matrik. UPR adalah sebuahproduk polimer lokal yang relatif murah. UPRmerupakan bahan polimer yang sedangdikembangkan sebagai matrik untuk aplikasibahan absorber gelombang elektromagnetik(Sun et al, 2010 dan Adeodu et al, 2014).Kombinasi UPR dan silika untuk aplikasibahan absorber gelombang elektromagnetikmenjadi kajian utama pada penelitian ini. Padapenelitian ini akan diawali dengan pembuatansilika dari abu sekam padi, kemudianpembuatan komposit dengan berbagaikomposisi dan hasil akhirnya akan diujikemampuan daya serap komposit ini terhadapgelombang elektromagnetik. Jadi tujuan daripenelitian ini adalah untuk mengetahuipengaruh pengaruh komposisi silika dari abusekam padi terhadap daya serap gelombangelektromagnetik pada komposit unsaturatedpolyester resins (UPR)/silika.

METODESintesis silika (SiO2) dan komposit UPR/silikaPada tahap awal akan dilakukan sintesis silika dari

abu sekam padi. Sekam padi yang akan ekstraksiterlebih dahulu dilakukan pengarangan dengantujuan agar proses pemanasan lebih merata. Arangsekam padi kemudian dipanaskan pada suhu 700 ºCselama 4 jam untuk menghilangkan komponenorganik sehingga menjadi abu. Abu sekam padi yangdihasilkan kemudian ditambahkan HCl 1 N, dandirefluks selama 2 jam dengan tujuan untukmenghilangkan komponen anorganik seperti besi,kalium, dan kalsium. Endapan dilarutkan denganNaOH 1 N, dan direfluks selama 1 jam hinggamenghasilkan sol natrium silikat. Larutan NaOHberfungsi untuk melarutkan atau mereaksikan silikayang terdapat dalam abu sekam padi karena silikahanya larut dalam alkali hidroksida dan leburankarbonat (Ginanjar et al., 2014). Sol yang telahdihasilkan ditetesi HCl 1 N hingga pH netral (pH =7), dan didiamkan selama 18 jam. Pengadukankonstan dilakukan saat penetesan HCl 1Nmenggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan200 rpm. Hal ini bertujuan agar reaksi dapat berjalansecara merata. Silika akan membentuk gel pada pHdibawah 10. Reaksi yang terjadi adalah sebagaiberikut:

SiO2 + 2 NaOH Na2SiO3 + H2ONa2SiO3(aq) + 2 HCl(aq) H2SiO3(l) + 2NaCl(aq)H2SiO3(l) SiO2.H2O(s)

Gel silika yang terbentuk kemudian dicuci denganaqua demineralisasi hingga bebas ion Cl- . Gel yangtelah murni dipanaskan pada suhu 120 ºC selama 12jam untuk menghilangkan kandungan air dandiperoleh yield silika padatan yang kemudiandigerus menggunakan mortar hingga menjadi bubukberwarna putih. Silika hasil ekstraksi dari abu sekampadi ini mempunyai berat sebesar 15,41 gram.Setelah itu silika hasil ekstraksi ini dikarakterisasifasa yang terbentuk menggunakan X-raydifractometer (XRD), kandungan elementernyamenggunakan energy dispersive spectroscopy(EDS), gugus fungsi menggunakan fouriertransform infra red (FTIR), dan morfologi partikelmenggunakan scanning electron microscope (SEM).

Langkah selanjutnya adalah membuat kompositUPR/silika yaitu dengan mencampurkan antarapolimer UPR dengan serbuk silika. UPR yangdigunakan berbentuk cair dengan serbuk silika hasilisolasi melalui perbandingan komposisi UPR : Silikamasing-masing 99 : 1; 98,5 : 1,5 ; 98 : 2 ; dan 97,5 :2,5 % berat. Selanjutnya masing-masing campurandiaduk dengan bahan pengeras hingga homogen, dankemudian didiamkan selama 12 jam sampaikomposit tersebut mengeras. Distribusi partikelsilika di dalam matrik UPR diamati menggunakanSEM-EDS. Sedangkan kemampuan daya serapgelombang elektromagnetik pada komposit inidilakukan menggunakan alat vector networkanalyzer (VNA) yang diukur pada rentang frekuensi8 GHz - 12 GHz.

Page 3: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 : 7-16 9

Journal homepage: https://jurnal.unej.ac.id/index.php/JID

Peralatan karakterisasiAnalisis fasa sampel silika menggunakan X-raydifractometer (XRD) Miniflex 6500 Rigaku dengansumber radiasi CuKa dengan panjang gelombang, = 1,5406 Å, mode: continuous-scan,, step size : 0.02,dan rentang sudut 10 – 80o. Pengamatan morfologipartikel dan kandungan elementernya menggunakanscanning electron microscope (SEM) JED 2300JEOL dan energy dispersive spectroscopy (EDS)Ametex EDAX. Analisis gugus fungsi menggunakanfourier transformation infra red (FTIR), dan ujiserapan gelombang elektromagnetik menggunakanvector network analyzer (VNA) tipe ADVANTESTR3770 dengan rentang frekuensi 300 KHz – 20GHz.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil sintesis silika dari ekstraksi abu sekampadi.Identifikasi fasa sampel silika dari hasilekstraksi abu sekam padi menggunakan XRDditunjukkan pada Gambar 1. Pola XRD sampelsilika tersebut menunjukkan karakteristik polaamorfus. Diketahui bahwa ada tiga syarat yangharus dipenuhi untuk identifikasi fasamenggunakan XRD, yaitu sampel harus kristalsempurna, berkas sinar sejajar danmonokromatik. Karena sampel silika ini bukankristal maka difraksi Bragg tidak dapat terjadisehingga tidak menghasilkan puncak-puncakdifraksi.

Gambar 1. Pola difraksi sinar-X sampel silikadari hasil ekstraksi abu sekam padi

Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkanada empat bilangan gelombang dari spektrumsilika yang cukup dominan, yaitu padabilangan gelombang 3445, 1628, 1085, 808,dan 480 cm-1 ( Nariyal et al, 2014 danDarmawan et al, 2011). Bilangan gelombang3445 cm-1 terdapat puncak renggang yangmerupakan puncak khas yang dimiliki silika.Puncak tersebut merupakan vibrasi ulur darigugus–OH (gugus hidroksil). Dengandemikian, silika hasil ekstraksi menunjukkanikatan Si-OH atau silanol. Puncak tersebutmengindikasikan pula adanya gugus darimolekul air yang terhidrasi yang tidak dapatdiabaikan (Daifullah et al., 2003). Padabilangan gelombang 1085 cm-1 terdapat puncakyang menunjukkan gugus fungsi siloksan Si-O-Si. Adanya gugus fungsi Si-O-Si diperkuatdengan adanya puncak pada bilangangelombang 480 cm-1, yang menunjukkan ikatanSi-O, dan puncak pada bilangan gelombang808 cm-1, yang timbul akibat deformasi ikatanSi-O. Puncak lain dengan intensitas yangcukup signifikan terdapat pada daerah 1628cm-1. Puncak ini menunjukkan vibrasi regangC=O dari hemiselulosa, yang kemungkinanikut terlarut pada saat ekstraksi dan teradsorbsioleh silika.

Data dukung lainnya adalah analisiselementer menggunakan EDS seperti yangditunjukkan pada Gambar 2. Berdasarkan hasilanalisis EDS menunjukkan bahwa kandunganutama sampel silika ini adalah Si dan O. UnsurSi dan O yang teridentifikasi pada spektrumEDS berturut-turut terdapat pada pada energi1.769 KeV dan 0,525 keV. Presentasi massa Odari data tersebut sebesar 53,26%, sedangkanpersentase massa Si sebesar 44,74%. Jadi silikahasil ekstraksi memiliki tingkat kemurnianyang sangat tinggi.

Gambar 2. Spektrum EDS sampel silika darihasil ekstraksi abu sekam padi

Gambar 3. Foto SEM sampel silika dari hasilekstraksi abu sekam padi

Page 4: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

10 Pengaruh Komposisi Silika … (Adi, dkk)

Pada Gambar 3 diperlihatkan foto SEMuntuk mengetahui morfologi permukaan darisilika hasil ekstraksi. Dari foto SEM tersebuttampak bahwa senyawa silika yang dihasilkanmemiliki struktur morfologi partikel berbentuklembaran-lembaran tipis yang sangat seragamdan terdistribusi merata di seluruh permukaansampel. Morfologi partikel inimengindikasikan juga bahwa sampel silikamemiliki fasa tungga dengan tingkatkemurnian yang relatif tinggi.

Hasil sintesis komposit UPR/silika.Sampel silika dari hasil ekstraksi abu sekampadi ini kemudian dibuat komposit dengan caramengkombinasikan antara matrik UPR denganfiller serbuk silika seperti yang diperlihatkanpada Gambar 4.

UPR yang digunakan berbentuk cair denganserbuk silika hasil isolasi melalui perbandingankomposisi UPR : Silika masing-masing 99 : 1;98,5 : 1,5 ; 98 : 2 ; dan 97,5 : 2,5 % berat.Silika dan UPR yang telah dicampurkan,diaduk secara konstan hingga homogen.

Pengadukan dilakukan secara perlahan, agartidak ada udara yang terperangkap padamaterial tersebut yang mampu mengganguposes penyerapan. Hasil homogenisasicampuran UPR/Silika diamati denganmenggunakan SEM untuk mengetahuiterbentuknya komposit UPR/Silka danmengetahui distribusi serbuk silika yangtertanam di dalam matrik UPR seperti yangdisajikan pada Gambar 4.

Pada Gambar 5(a) merupakan foto SEMsampel murni UPR dan Gambar 5(b) adalahfoto SEM sampel serbuk silika. SedangkanGambar 5(c), 5(d), 5(e), dan 5(f) adalah sampelkomposit UPR/silika dengan perbandinganjumlah silika yang bervariasi dan berdasarkanGambar SEM tersebut tampak kompositUPR/silika telah terbentuk dengan baik.Komposit UPR/silika ini berhasil terbentukdikarenakan keduanya memiliki perbedaansifat kimia dan fisika sehingga tidak bereaksidiantara keduanya.

Gambar 4. Hasil sintesis komposit UPR/silika

(a) UPR (b) Silika

Abu Sekap Padi Silika UPR/Silika

10 Pengaruh Komposisi Silika … (Adi, dkk)

Pada Gambar 3 diperlihatkan foto SEMuntuk mengetahui morfologi permukaan darisilika hasil ekstraksi. Dari foto SEM tersebuttampak bahwa senyawa silika yang dihasilkanmemiliki struktur morfologi partikel berbentuklembaran-lembaran tipis yang sangat seragamdan terdistribusi merata di seluruh permukaansampel. Morfologi partikel inimengindikasikan juga bahwa sampel silikamemiliki fasa tungga dengan tingkatkemurnian yang relatif tinggi.

Hasil sintesis komposit UPR/silika.Sampel silika dari hasil ekstraksi abu sekampadi ini kemudian dibuat komposit dengan caramengkombinasikan antara matrik UPR denganfiller serbuk silika seperti yang diperlihatkanpada Gambar 4.

UPR yang digunakan berbentuk cair denganserbuk silika hasil isolasi melalui perbandingankomposisi UPR : Silika masing-masing 99 : 1;98,5 : 1,5 ; 98 : 2 ; dan 97,5 : 2,5 % berat.Silika dan UPR yang telah dicampurkan,diaduk secara konstan hingga homogen.

Pengadukan dilakukan secara perlahan, agartidak ada udara yang terperangkap padamaterial tersebut yang mampu mengganguposes penyerapan. Hasil homogenisasicampuran UPR/Silika diamati denganmenggunakan SEM untuk mengetahuiterbentuknya komposit UPR/Silka danmengetahui distribusi serbuk silika yangtertanam di dalam matrik UPR seperti yangdisajikan pada Gambar 4.

Pada Gambar 5(a) merupakan foto SEMsampel murni UPR dan Gambar 5(b) adalahfoto SEM sampel serbuk silika. SedangkanGambar 5(c), 5(d), 5(e), dan 5(f) adalah sampelkomposit UPR/silika dengan perbandinganjumlah silika yang bervariasi dan berdasarkanGambar SEM tersebut tampak kompositUPR/silika telah terbentuk dengan baik.Komposit UPR/silika ini berhasil terbentukdikarenakan keduanya memiliki perbedaansifat kimia dan fisika sehingga tidak bereaksidiantara keduanya.

Gambar 4. Hasil sintesis komposit UPR/silika

(a) UPR (b) Silika

Abu Sekap Padi Silika UPR/Silika

10 Pengaruh Komposisi Silika … (Adi, dkk)

Pada Gambar 3 diperlihatkan foto SEMuntuk mengetahui morfologi permukaan darisilika hasil ekstraksi. Dari foto SEM tersebuttampak bahwa senyawa silika yang dihasilkanmemiliki struktur morfologi partikel berbentuklembaran-lembaran tipis yang sangat seragamdan terdistribusi merata di seluruh permukaansampel. Morfologi partikel inimengindikasikan juga bahwa sampel silikamemiliki fasa tungga dengan tingkatkemurnian yang relatif tinggi.

Hasil sintesis komposit UPR/silika.Sampel silika dari hasil ekstraksi abu sekampadi ini kemudian dibuat komposit dengan caramengkombinasikan antara matrik UPR denganfiller serbuk silika seperti yang diperlihatkanpada Gambar 4.

UPR yang digunakan berbentuk cair denganserbuk silika hasil isolasi melalui perbandingankomposisi UPR : Silika masing-masing 99 : 1;98,5 : 1,5 ; 98 : 2 ; dan 97,5 : 2,5 % berat.Silika dan UPR yang telah dicampurkan,diaduk secara konstan hingga homogen.

Pengadukan dilakukan secara perlahan, agartidak ada udara yang terperangkap padamaterial tersebut yang mampu mengganguposes penyerapan. Hasil homogenisasicampuran UPR/Silika diamati denganmenggunakan SEM untuk mengetahuiterbentuknya komposit UPR/Silka danmengetahui distribusi serbuk silika yangtertanam di dalam matrik UPR seperti yangdisajikan pada Gambar 4.

Pada Gambar 5(a) merupakan foto SEMsampel murni UPR dan Gambar 5(b) adalahfoto SEM sampel serbuk silika. SedangkanGambar 5(c), 5(d), 5(e), dan 5(f) adalah sampelkomposit UPR/silika dengan perbandinganjumlah silika yang bervariasi dan berdasarkanGambar SEM tersebut tampak kompositUPR/silika telah terbentuk dengan baik.Komposit UPR/silika ini berhasil terbentukdikarenakan keduanya memiliki perbedaansifat kimia dan fisika sehingga tidak bereaksidiantara keduanya.

Gambar 4. Hasil sintesis komposit UPR/silika

(a) UPR (b) Silika

Abu Sekap Padi Silika UPR/Silika

Page 5: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 : 7-16 11

Journal homepage: https://jurnal.unej.ac.id/index.php/JID

(c) 99% UPR/ 1% silika (d) 98,5% UPR/1,5% silika

(e) 98% UPR/ 2% silika (f) 97,5% UPR/ 2,5% silika

Gambar 5. Morfologi permukaan komposit UPR/silika

Terlihat pula bahwa semakin besar kandunganserbuk silika yang ditanamkan di dalam matrikUPR, maka distribusi kerapatan silika di dalammatrik UPR juga semakin banyak. Hal inidapat dilihat hadirnya butiran-butiran warnaterang semakin banyak seiring denganmeningkatnya jumlah kandungan silika dalammatrik UPR. Namun diperlukan data dukungkehadiran butiran-butiran warna terang yangtertanam di dalam matrik UPR adalah serbuksilika. Untuk itu akan dilakukan pengujian

elementer dengan obyek point analysis antarabutiran-butiran warna terang dan matrik UPRmenggunakan EDS.

Pada Gambar 6 diperlihatkan hasilpengujian EDS dengan spot analysis yangditujukan pada butiran-butiran warna terang.Hasil EDS menunjukkan bahwa butiran-butiranwarna terang tersebut mengandung unsur Sidan O, sedangkan kehadiran carbon (C) didugaberasal dari matrik UPR yang ada di ataspermukaan Si.

Gambar 6. Hasil EDS komposit UPR/Silika dengan spot pada partikel silika

Page 6: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

12 Pengaruh Komposisi Silika … (Adi, dkk)

Gambar 7. Hasil EDS komposit UPR/Silika dengan spot pada matrik UPR

Sedangkan Gambar 7 diperlihatkan hasilpengujian EDS dengan spot analysis yangditujukan pada daerah warna gelap. Hasil EDSmenunjukkan bahwa daerah warna gelaptersebut mengandung unsur C dan O dan tidakteridentifikasi kehadiran unsur Si. Hal iniberarti bahwa daerah tersebut adalah matrikUPR. UPR adalah unsaturated polyester resinsdimana terdapat gugus hidrokarbon danoksigen seperti reaksi kimia diatas. UPRmerupakan gugus ikatan antara C – H – Osehingga analisis EDS tersebut memberikankonfirmasi bahwa terdeteksi pada daerahtersebut unsur C dan O, sementara unsur Hadalah unsur yang sangat ringan sehingga EDS

tidak mampu untuk mendeteksinya.Dengan demikian komposit UPR/silika

telah berhasil dibuat dengan beberapa variasijumlah kandungan silika. Langkah selanjutnyaadalah menguji kemampuan daya serapgelombang elektromagnetik pada sampelkomposit UPR/silika menggunakan VNAdengan rentang frekuensi 8 – 12 GHz.Tujuannya untuk mengetahui pengaruhkomposisi silika dari abu sekam padi terhadapdaya serap gelombang elektromagnetik padakomposit unsaturated polyester resins(UPR)/silka. Pada Gambar 8 diperlihatkan hasilpengukuran reflection loss sebagai fungsifrekuensi pada sampel komposit UPR/silika.

Gambar 8. Kurva reflection loss komposit UPR/Silika

Page 7: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 : 7-16 13

Journal homepage: https://jurnal.unej.ac.id/index.php/JID

Sampel komposit UPR/silika ini saat diukursifat serapannya berbentuk silinder berdiameter3 cm dengan ketebalan 5 mm. Berdasarkankurva reflection loss seperti pada Gambar 8tampak bahwa penambahan komposisi silikapada komposit UPR/silika mempengaruhikemampuan daya serap gelombangelektromagnetiknya. Semakin banyak jumlahsilika yang ditanam di dalam matrik UPRsemakin besar pula serapan gelombangelektromagnetiknya. Pada sampel UPR murniterlihat serapan gelombang elektromagnetiknyacukup rendah terutama di daerah frekuensi 9 –12 GHz. Namun setelah penambahan silika 1% berat, serapan gelombangelektromagnetiknya mulai meningkat terutamadi daerah frekuensi 10 – 12 GHz. RL semakinmeningkat seiring meningkatnya jumlah silikadi dalam komposit tersebut. Terdapat beberapapuncak serapan gelombang yang tinggi, denganpita penyerapan relatif lebar yaitu terdapat padafrekuensi 8,2 GHz; 8,6 GHz; 10,8 GHz, dan11,2 GHz. Sampel dengan penambahan silika1% berat terdapat pita penyerapan dengan lebar0,5 GHz pada range 8 GHz – 9 GHz,ditemukan dua puncak serapan tertinggi padafrekuensi 8,2 GHz sebesar -18 dB dan padafrekuensi 11 GHz sebesar -12 dB. Pada range10 GHz – 12 GHz telah hadir pita penyerapanbaru dengan lebar 0,5 GHz, ditemukan duapuncak serapan pada frekuensi 10,8 GHzsebesar -18 dB dan pada frekuensi 11,2 GHzsebesar -15 dB. Hal ini menunjukkan bahwaadanya peningkatan daya serap pada rangefrekuensi 8 GHz – 9 GHz dan hadirnya dayaserapan baru yang berada pada range frekuensi10 GHz – 12 GHz, keduanya merupakan hasilkontribusi penambahan silika di dalamkomposit. Pada penambahan silika 1,5% beratterlihat jelas terjadi peningkatan serapandibandingkan silika 1 wt% dengan frekuensioptimal 8,2 GHz dan serapan sebesar -21 dBdengan pita penyerapan selebar 0,5 GHz.Begitu pula pada frekuensi 8,6 GHz, 10,8 GHz,dan 11,2 GHz berturut-turut meningkatmenjadi sebesar -20 dB, -20 dB, dan -18 dB.Penambahan silika selanjutnya jugamenunjukkan nilai RL semakin meningkat.Disamping itu pita penyerapan tampak semakinmelebar sebesar 1 GHz pada penambahansilika 2,5% berat pada range frekuensi 10 GHz– 12 GHz. Hasil ini telah sesuai denganhipotesis pada penelitian ini bahwa RL akanhadir apabila terjadi impedance matchingantara gelombang elektromagnetik dengan

bahan. Dalam hal ini Zin = Zo, dimana Zinsangat dipengaruhi oleh adanya magnetic lossdan dielectric loss dari bahan tersebut. Silikaadalah salah satu bahan yang memiliki nilaipermitivitas yang tinggi sehinggadimungkinkan sekali mempunyai sifatdielectric loss yang tinggi pula setelah silikatersebut beresonansi dengan gelombangelektromagnetik. Disamping itu efek geometridari morfologi silika seperti hasil pengamatanmenggunakan SEM dapat juga mempengaruhipeningkatan daya serap terhadap gelombangelektromagnetik tersebut melalui mekanismehamburan yang incoherent. Oleh sebab itukehadiran silika ini pada akhirnya dapatmeningkatkan nilai dari reflection loss darikomposit ini sehingga dapat meningkatkankemampuan daya serap dari bahan komposittersebut. Hasil penelitian ini juga bersesuaiandengan hasil penelitian Liu et al (2014) bahwapenambahan komposisi silika pada sebuahbahan dapat meningkatkan kemampuan dayaserap terhadap gelombang elektromagnetik.

KESIMPULAN

Pada penelitian ini telah berhasil dibuatkomposit UPR/silika dengan variasipenambahan silika 1%, 1,5%, 2%, dan 2,5%berat yang diperoleh dari hasil ekstraksi abusekam padi melalui metode sol gel. Silika darihasil ekstraksi abu sekam padi ini memilikitingkat kemurnian yang tinggi dengan fasaamorf. Sedangkan hasil pengamatan morfologikomposit UPR/silika menunjukkan bahwapartikel silika telah terdistribusi merata didalam matrik UPR sehingga membentuksebuah komposit UPR/silika yang baik. Hasiluji serapan gelombang elektromagnetikkomposit UPR/silika menunjukkan bahwapenambahan komposisi silika pada kompositUPR/silika mempengaruhi kemampuan dayaserap gelombang elektromagnetik. Semakinbanyak jumlah silika yang ditanam di dalammatrik UPR semakin besar pula serapangelombang elektromagnetiknya. Untuk itusilika merupakan kandidat bahan absorbergelombang elektromagnetik denganmempertimbangkan faktor efisiensi, biaya,ketebalan, berat, kekerasan, fleksibilitas, danstabilitasnya terhadap lingkungan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih diucapkan kepada Jurusan Kimia,FMIPA Universitas Negeri Jakarta atasdukungannya pada penelitian ini. Adapun

Page 8: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

14 Pengaruh Komposisi Silika … (Adi, dkk)

penelitian ini didanai dari Riset Hibah BersaingKemenristek-Dikti dengan penanggungjawabpenelitian Dr. Yusmaniar, M.Si.

DAFTAR PUSTAKA

Adeodu, A. O., C.O. Anyaeche, & O.O.Oluwole, 2014. Modeling of MicrowaveCuring of Unsaturated Polyester BasedComposite Materials as Production ProcessGuide, J. of Advancement in Engineeringand Technology.

Adi, W.A., & A. Manaf. 2012. Structural andAbsorption Characteristics of Mn-TiSubstituted Ba-Sr Hexaferrite Synthesizedby Mechanical Alloying Route, Journal ofBasic and Applied Scientific Research, 2(8): 7826-7834.

Adi, W.A., & A. Manaf. 2013. Microstructureand Phase Analysis ofLa0.8Ba0.2TixMn(1-x)O3 system forMicrowave Absorber Material (x = 0 – 0.7),Journal of Advanced Materials Research.

Cheng, E.M., F. Malek, ,M. Ahmed, K.Y. You,& H. Nornikaman. 2012. The use ofdielecric mixture equations to analyze thedielectric properties of a mixture of rubbertire dust and rice husks in a microwaveabsorber, Prog. Electromagn. Res., 129,559-578.

Daifullah, A.A.M., B.S. Girgis, & H.M.H.Gad. 2003.Utilization of Agro-Residues(Rice Husk) in Small Waste WaterTreatment Plans. Material Letters,57:1723–1731.

Darmawan, A., Smart, S., A. Julbe, & J.C.D.Costa. 2011. Iron oxide silica derived fromsol-gel synthesis. Materials, 4, 448–456.

Eswaraiah, V., V. Sankaranarayanan, & S.Ramaprabhu. 2011. FunctionalizedGraphene–PVDF Foam Composites forEMI Shielding, Macromol. Mater. Eng.296, 1-5.

Geetha, S., Satheesh Kumar, K. K., Chepuri,Rao, R. K., Vijayan, M., & Trivedi, D. C.,2009. EMI Shielding: Methods andMaterials—A Review, Journal of AppliedPolymer Science, Vol. 112, 2073–2086.

Ginanjar, R.V., A. Ma’ruf & A.H. Mulyadi.2014. Ekstraksi Silika Dari Abu SekamPadi Menggunakan Pelarut NaOH,Prosiding Seminar Nasional Hasil - HasilPenelitian dan Pengabdian LPPM UMP.

Le, V.H, C.N.H. Thuc & H.H. Thuc. 2013.Synthesis of silica nanoparticles fromVietnamese rice husk by sol–gel method,

Nanoscale Research Letters, 8:58.Liu, S.T., X.G. Chen, A.B. Zhang, K.K. Yan,

& Y. Ye, 2014. Rice husk ash formicrowave, Bioresources, 9(2) , 2328-2340

Nariyal, R. K., P. Kothari, & B. Bisht. 2014.FTIR Measurements of SiO2 GlassPrepared by Sol-Gel Technique, ChemicalScience Transactions, 3(3):1064-1066.

Nornikman, H., F. Malek, P.J. Soh, A.A.H.Azremi, F.H. Wee, & A. Hasnain, 2010.Parametric studies of the pyramidalmicrowave absorber using rice husk,Progress in Electromagnetics Research-Pier, 104, 145-166.

Onojah, A., A.N.Amah, & B.O. Ayomanor.2012. Comparative studies of silicon fromrice husk ash and natural quartz, Am. J. Sci.Ind. Res., 3(3): 146-149.

Patil, S., A. Lagashetty, A. Koppalkar & S.Kalyane. 2012. ElectromagneticInterference Shielding Effectiveness ofPolyaniline-Ta2O5 Composites,International Journal of Science,Environment and Technology, 1 (5):402 –408.

Prasad, R. & M. Pandey.2012. Rice Husk Ashas a Renewable Source for the Productionof Value Added Silica Gel and itsApplication: An Overview, Bulletin ofChemical Reaction Engineering &Catalysis, 7 (1), 1 – 25.

Rafiee, E., S. Shahebrahimi, M. Feyzi & M.Shaterzadeh. 2012. Optimization ofsynthesis and characterization of nanosilicaproduced from rice husk (a common wastematerial), International Nano Letters , 2:29.

Rochman, N.T & W.A. Adi. 2013. Preliminarystudy of the developm ent of absorberelectromagnetic wave materials bymodifying iron sand. International Journalof Academic Research Part A; 5(4), 91-96.

Sun, C., K. Sun, & P. Chui. 2010. Preparationand Microwave Absorbing Properties ofBaFe12O19/Unsaturated PolyesterNanocomposites, Proceeding of the 7thNational Conference on FunctionalMaterials and Applications, 41-9.

Wang, X., 2011. Investigation ofElectromagnetic Shielding Effectiveness ofNanostructural Carbon Black/ABSComposites, Journal of ElectromagneticAnalysis and Applications, 3:160-164.

Zhou, J., J. He, T. Wang, D. Sun, S. Ding, J.Zhao, & S. Wu. 2010. Direct incorporationof magnetic constituents within ordered

Page 9: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 : 7-16 15

Journal homepage: https://jurnal.unej.ac.id/index.php/JID

mesoporous carbon-silica nanocompositesfor highly efficients electromagnetic wave

absorbers, J. Phys. Chem. C 114(17): 7611-7617.

Page 10: Pengaruh Komposisi Silika dari Abu Sekam Padi terhadap ...repo-nkm.batan.go.id/3692/1/6336-37-14447-1-10-20180223.pdf2018/02/23  · Berdasarkan hasil spectra IR diperlihatkan ada

16 Pengaruh Komposisi Silika … (Adi, dkk)