PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER- KARBON …TEORI Polimer merupakan senyawa-senyawa yang...
Transcript of PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER- KARBON …TEORI Polimer merupakan senyawa-senyawa yang...
Veronica 1PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER-KARBON SEBAGAI BAHAN SENSOR GAS
Budi Gunawan
PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER-
KARBON SEBAGAI BAHAN SENSOR GAS
Budi Gunawan 1
ABSTRACT
Polymer is an non-conductive material. This material can be transformed to be
conductive material with adding carbon active as dopping. This such polymer is called
composite polymer-carbon. With this electrically characteristic, composite polymer-carbon
can be used as a gas sensor. The characteristic of composite polymer-carbon is influenced by
several factors, such as type of gas, volume of gas, temperature of room and humidity of
room. Each composite polymer-carbon has different characteristic which depend on the type
of polymer. This characterization can be used to know examine the composite polymer-
carbon. This characterization will be explore the nature of the composite polymer-carbon that
has been made from 6 types of polymer, which are; PEG6000, PEG20M, PEG200, PEG1540,
Silicon and Squelene. The 6 sensors composite polymer-carbon will be tested by 9 types of
gas, which are; Aceton, Aceton Nitril, Benzene, Etanol, Methanol, Ethyl Aceton, Chloroform,
n-Hexan and Toluene. This characterization will be grouped into 4 clasters of characteristic,
which are; the selectivity (influence type of gas), the sensitifity (influence volume of gas), the
influence of temperature and the influence of humidity. The methods that are used to process
the data are correspondence analysis method which is used to find correlation between
polymer and gas, and regression method which is used to explore the regression between.
Keywords :composit polymer-carbon, selectifity, sensitifity, correspondence analysis,
regresion.
ABSTRAK
Polimer adalah sebuah molekul panjang yang mengandung rantai-rantai atom yang
dipadukan melalui ikatan kovalen yang terbentuk melalui proses polimerisasi. Pada
umumnya polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non-konduktif atau isolator.
Kemajuan dalam riset polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat konduktif
maupun semikonduktif. Salah satu cara untuk membuat polimer menjadi konduktif adalah
dengan menambahkan karbon aktif sebagai dopping sehingga terbentuk bahan komposit
polimer-karbon. Komposit polimer-karbon yang terbentuk mempunyai karakteristik resistansi
yang berubah apabila terkena gas karena mampu mengikat molekul-molekul gas yang
dideteksinya sehingga mempengaruhi sifat konduktifitasnya. Karena sifat inilah komposit
polimer bisa dijadikan sebagai bahan sensor gas. Sifat konduktifitas dari komposit polimer-
karbon ini dipengaruhi oleh dari beberapa faktor, yaitu; jenis gas yang dideteksi, volume gas,
suhu dan kelembaban.
Untuk mengetahui karakteristik resistansi dari komposit polimer-karbon, telah dibuat
sensor polimer dari 6 jenis bahan, yaitu; PEG6000, PEG20M, PEG200, PEG1540, Silikon
dan Squelene untuk diuji karakteristik resistansinya. Sensor komposite polimer yang telah
1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Universitas Muria Kudus
dibuat akan diuji dengan beberapa jenis gas, yaitu; Aseton, Aseton Nitril, Benzena, Etanol,
Metanol, Etil Aseton, Kloroform, n-Hexan dan Toluena. Pengujian ini meliputi selektifitas
(pengaruh jenis gas), sensitifitas (pengaruh volume gas), pengaruh suhu dan pengaruh
kelembaban. Metode yang akan digunakan untuk mengolah data hasil pengujian adalah
correspondence analysis untuk melihat korelasi antara polimer dan gas.
Kata kunci :komposit polimer-karbon, selektifitas, sensitifitas, correspondence analysis,
regresi
PENDAHULUAN
Salah satu pengembangan bahan polimer pada saat ini adalah komposit polimer-
karbon. Komposit polimer-karbon merupakan bahan polimer yang didoping dengan bahan
karbon aktif sehingga polimer tersebut bisa bersifat konduktor. Karena sifat konduktor inilah
menjadikan komposit polimer-karbon suatu zat yang berbeda dengan polimer pada umumnya
dan bisa digunakan sebagai sensor gas dengan perubahan resistansinya apabila terkena gas. [1]
Komposit polimer-karbon yang dipakai sebagai bahan sensor ini mempunyai
karakteristik konduktifitas yang berbeda-beda tergantung dari jenis polimer yang dipakai.
Karakteristik konduktifitas dari komposit polimer-karbon ini terdiri dari karakteristik
sensitifitas dan selektifitas. Karakteristik sensitifitas adalah sifat konduktifitas dari komposit
polimer-karbon dalam pengaruhnya terhadap volume gas yang dideteksinya, sedangkan
karakteristik selektifitas adalah sifat konduktifitas dari komposit polimer-karbon dalam
pengaruhnya terhadap jenis gas yang dideteksinya. [2]
Untuk mengetahui karakteristik resistansi dari komposit polimer-karbon, dalam
penelitian ini telah dibuat sensor polimer yang dapat digunakan sebagai sensor gas. Sensor
polimer yang akan dibuat terdiri dari 6 jenis, yaitu; Poli Etelin Glikol (PEG) 6000, PEG 1540,
PEG 20M, PEG 200, silikon, dan squalane. Sebagai sample gas digunakan 9 jenis gas, yaitu;
aseton, aseton nitril, benzena, etanol, metanol, etil aseton, kloroform, n-hexan dan toluena.
Pengujian yang telah dilakukan adalah menguji nilai resistansi dari komposit polimer-karbon
dalam pengaruhnya terhadap jenis gas yang dideteksi (karakteristik selektifitas), volume gas
yang diinjeksikan (karakteristik sensitifitas) dan pengaruh kondisi lingkungan yaitu suhu dan
kelembaban.
Veronica 3PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER-KARBON SEBAGAI BAHAN SENSOR GAS
Budi Gunawan
TEORI
Polimer merupakan senyawa-senyawa yang tersusun dari molekul sangat besar yang
terbentuk oleh penggabungan berulang dari banyak molekul kecil. [3] Molekul yang kecil
disebut monomer, dapat terdiri dari satu jenis maupun beberapa jenis. Polimer adalah sebuah
molekul panjang yang mengandung rantai-rantai atom yang dipadukan melalui ikatan kovalen
yang terbentuk melalui proses polimerisasi dimana molekul monomer bereaksi bersama-sama
secara kimiawi untuk membentuk suatu rantai linier atau jaringan tiga dimensi dari rantai
polimer. Polimer didefinisikan sebagai makromolekul yang dibangun oleh pengulangan
kesatuan kimia yang kecil dan sederhana yang setara dengan monomer, yaitu bahan pembuat
polimer. [4] Akibatnya, molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang
sangat besar. Hal inilah yang menyebabkan polimer memperlihatkan sifat sangat berbeda dari
molekul-molekul biasa meskipun susunan molekulnya sama.
Pada umumnya polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non-konduktif atau
isolator. Kemajuan dalam riset polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat
konduktif maupun semikonduktif. Pemakaian polimer sebagai bahan sensor dipilih jenis
polimer yang bersifat konduktif agar memenuhi sejumlah kriteria yang dituntut oleh suatu
sensor. Salah satunya adalah bahwa polimer itu harus mampu mengikat molekul-molekul
yang dideteksinya sehingga mempengaruhi sifat konduktifitasnya. [5]
Bahan komposit diartikan sebagai gabungan dari 2 material atau lebih yang berbeda
sifatnya dan akan membentuk sifat fisis yang baru. Komposit polimer-karbon terbentuk dari
gabungan polimer dengan karbon yang membentuk sebuah material yang mempunyai sifat
yang baru yaitu mempunyai resistansi tertentu dan nilai resistansinya berubah apabila terkena
gas.
Tidak semua polimer dapat menjadi konduktif. Hanya polimer terkonjugasi (ikatan
pada rantai berupa ikatan tunggal dan rangkap yang berposisi berselang-seling) yang bisa
menjadi konduktor. Peranan atom atau molekul doping adalah menghasilkan cacat dalam
rantai polimer tersebut (cacat struktur). Cacat inilah yang berperan dalam penghantaran listrik.
Cacat dapat bermuatan positif, negative, atau netral. Secara fisika kuantum, cacat berperilaku
seolah-olah sebagai partikel. Cacat dapat berpindah sepanjang rantai, sehingga menimbulkan
aliran muatan. Elektron atau hole juga dapat meloncat dari satu posisi cacat ke posisi cacat
yang lain (cacat tidak berpindah), sehingga timbul pula aliran listrik. [6]
Sensor komposit polimer-karbon dibuat dari campuran polimer dengan karbon aktif.
Sensor komposit polimer-karbon mampu merespon rangsangan yang berasal dari berbagai
senyawa kimia atau reaksi kimia. Saat campuran dipapar dengan uap bahan kimia, maka uap
bahan kimia akan mengenai permukaan polimer dan berdifusi ke campuran bahan polimer
dengan karbon dan menyebabkan ukuran permukaan polimer bertambah luas karena adanya
efek ‘swelling’. [7]
Penggunaan komposit polimer-karbon sebagai sensor gas, akan mengalami efek yang
disebut ‘swelling’ atau efek mengembang jika terkena gas. Efek ‘swelling’ atau mengembang
ini sebanding lurus dengan konsentrasi gas yang dideteksi. Dengan efek mengembang ini
memungkinkan perubahan luas permukaan komposit polimer-karbon jika terkena gas.
Ilustrasi gambar efek ‘swelling’ pada polimer diperlihatkan seperti pada gambar 1;
(a) (b)
Gambar 1 Efek ‘swelling’ pada polimer;
(a) sebelum mengembang, (b) sesudah mengembang
Perubahan luas permukaan ini mempengaruhi perubahan resistansi dari polimer
sehingga dengan perubahan resistansi ini bisa mempengaruhi juga nilai konduktivitas polimer
yang merupakan kebalikan dari resitivitasnya. Dengan perubahan resistansi ini bisa dipakai
sebagai keluaran sensor yang akan dibaca oleh instrumentasi elektronik.
EXPERIMEN
Metodologi penelitian yang digunakan dalam tesis ini adalah experimental yaitu
dengan menguji 6 jenis komposit polimer-karbon dengan sampel penguji berupa 9 jenis gas.
Faktor yang akan diuji ada 4, yaitu; pengaruh jenis gas (selektifitas), pengaruh volume gas
(sensitifitas), pengaruh suhu dan pengaruh kelembaban sebagai pengaruh kondisi lingkungan.
Akuisisi data digunakan untuk membaca data hasil pengujian tiap sensor dari ruang
pengujian pengujian. Pengambilan data ini dilakukan secara bersama-sama dari deret polimer
yang diuji. Rangkaian akusisi data ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu; rangkaian
pengkondisi sinyal (RPS), konversi analog ke digital (ADC), mikrokontroller, interface serial
dan komputer. Diagram blok akuisisi data diperlihatkan pada gambar 2
Veronica 5PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER-KARBON SEBAGAI BAHAN SENSOR GAS
Budi Gunawan
Gambar 2 Blok diagram akuisisi data
Skema instrumentasi pengujian secara keseluruhan terdiri dari bagian ruang pengujian,
bagian akuisisi data dan komputer. Gambar skema instrumentasi pengujian diperlihatkan pada
gambar 3;
Gambar 3 Skema instrumentasi pengujian
Sensor komposit polimer-karbon yang akan diuji ditempatkan didalam ruang
pengujian secara berderet. Ruang pengujian dihubungkan dengan tabung penetral yang berupa
silica gel yang berfungsi sebagai pengering dan pembersih sisa-sisa gas yang menempel pada
sensor sebelum dialirkan gas penguji yang lain. Sebagai masukan gas penguji, ruang
pengujian diberi jalan masuk untuk menginjeksikan gas penguji ke dalam ruang pengujian.
Untuk memberi pengaruh kondisi lingkungan pada ruang pengujian, dihubungkan dengan
ruang pengujian kedua yang berfungsi untuk menghembuskan udara dengan temperatur dan
kelembaban tertentu. Ruang pengujian kedua berupa ruang pengujian kosong yang bisa
dikondisikan untuk diberi udara panas atau udara lembab. Untuk pembacaan hasil resistansi
sensor, ruang pengujian pengujian dihubungkan dengan rangkaian akuisisi data. Sinyal hasil
pengujian masing-masing sensor kemudian dibaca oleh rangkaian akuisisi data yang
kemudian diteruskan ke komputer melalui komunikasi serial RS 232 untuk ditampilkan
sekaligus disimpan datanya.
HASIL & PEMBAHASAN
1. Pengujian terhadap jenis gas (selektifitas)
Pada pengujian selektifitas, sensor polimer diuji dengan beberapa jenis gas yaitu;
aseton, aseton nitril, benzena, etanol, etil aseton, kloroform, metanol, n-hexane, dan toluena
dengan volume injeksi yang sama dan pada suhu serta kelembaban yang sama. Data rata-rata
hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 1;
Tabel 1. Data rata-rata resistansi polimer terhadap injeksi beberapa jenis gas
PEG6000
(Ohm)
PEG20M
(Ohm)
PEG200
(Ohm)
PEG1540
(Ohm)
SILICON
(Ohm)
SQUELENE
(Ohm)
Aseton 319 397 5245 4887 2468 4499
AsetonNitril 421 648 6170 5971 5231 6218
Benzena 319 547 5403 2719 4762 5022
Kloroform 357 572 6462 3034 5084 6569
Etanol 338 548 5635 2278 5078 6176
EtilAseton 357 472 7270 5152 3373 2974
Metanol 357 463 5536 2766 4157 4392
nHexane 317 423 4104 2436 4161 4585
Toluena 337 443 5336 2590 4462 6035
Untuk melihat korelasi antara polimer dengan gas sampel dilakukan pengolahan data
dengan correspondence analysis menggunakan R program, hasil mapping correspondence
análysis ditunjukkan pada gambar 4;
Gambar 4 Mapping CA selektifitas polimer
Veronica 7PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER-KARBON SEBAGAI BAHAN SENSOR GAS
Budi Gunawan
Analisa :
Pada gambar Mapping CA diatas, saat sensor polimer diinjeksi dengan gas sampel,
dapat dilihat bahwa PEG6000 dengan PEG20M dan Silicon dengan Squelene memiliki
kemiripan. Sedangkan PEG1540 dan PEG200 masing-masing memiliki reaksi yang berbeda
dan tidak saling berhubungan. Dari 9 gas terkelompokkan menjadi tiga bagian berdasarkan
posisi kedekatan antar gas. Kelompok pertama terdiri dari aseton, dan aseton nitril. Kelompok
kedua terdiri dari metanol, benzena, etanol, kloroform, toluena dan n-hexane. Kelompok
ketiga terdiri dari satu jenis gas etil aseton.
Dari mapping CA diatas terlihat bagaimana setiap gas berhubungan dengan setiap
polimer. Dari ketiga kelompok gas tersebut ada beberapa jenis polimer yang mempunyai jarak
yang dekat untuk masing-masing kelompok. Untuk kelompok gas pertama (aseton dan aseton
nitril) polimer yang paling dekat adalah PEG1540. Kelompok gas kedua (metanol, benzena,
etanol, kloroform, toluena dan n-hexane) jenis polimer yang dekat adalah PEG6000,
PEG20M, PEG200, squelene dan Silicon. Kelompok ketiga (etil aseton) ada dua polimer yang
mempunyai jarak kedekatan yang sama yaitu; PEG1540 dan PEG200. Kedekatan jarak ini
menunjukkan kemampuan deteksi polimer yang lebih baik untuk jenis gas yang jaraknya
dekat dengan polimer tersebut.
2. Pengujian terhadap volume gas (sensitifitas)
Pada pengujian sensitivitas, sensor polimer diuji dengan beberapa jenis gas dengan
volume injeksi yang berbeda pada suhu dan kelembaban yang sama. Untuk melihat perubahan
resistansi polimer terhadap injeksi gas, dibuat ploting grafik dan persamaannya. Grafik
resistansi sensor polimer terhadap injeksi tiap gas diperlihatkan pada gambar 5 sampai
gambar 13;
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi aseton
y = -58.25x2 + 385.95x - 3.25y = 31.167x3 - 282x2 + 839.83x - 211
y = 124.67x3 - 1208.5x2 + 4072.8x + 2080
y = 268.33x3 - 2338x2 + 6869.7x + 1106
y = 154.17x3 - 1349.5x2 + 3818.3x + 2388
y = 268.17x3 - 2376.5x2 + 6802.3x - 2226
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi aseton nitril
y = 74.833x3 - 674.5x
2 + 1966.7x - 1048y = 63.5x
3 - 558.5x
2 + 1574x - 701
y = 1745.2x3 - 15260x
2 + 43656x - 25072
y = 370.17x3 - 3186x
2 + 9191.8x - 470
y = 225.67x3 - 2013x
2 + 5843.3x + 955
y = 352.67x3 - 3108x
2 + 8849.3x - 3626
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
18000
19000
20000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb. 5 Grafik polimer terhadap injeksi aseton Gb. 6 Grafik polimer terhadap injeksi aseton
nitril
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi benzena
y = 216.17x3 - 1891.5x2 + 5295.3x - 3301
y = -72.667x3 + 442.5x
2 - 357.83x + 366
y = 2742.8x3 - 24661x
2 + 71981x - 44994
y = 118x3 - 843x
2 + 2106x + 4525
y = 93.833x3 - 835x
2 + 2554.2x + 3198
y = 276.33x3 - 2512x
2 + 7384.7x - 2681
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
24000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi etanol
y = 194.33x3 - 1742.5x2 + 5020.2x - 3153y = 86.5x3 - 782x2 + 2297.5x - 1224
y = 2583x3 - 23635x2 + 69939x - 43818
y = -45.333x3 + 403.5x
2 - 836.17x + 6384
y = 215.33x3 - 1877.5x2 + 5356.2x + 1317
y = 373.5x3 - 3318x2 + 9536.5x - 4124
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
24000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb. 7 Grafik polimer terhadap injeksi
benzene
Gb. 8 Grafik polimer terhadap injeksi etanol
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi etil aseton
y = 194.33x3 - 1742.5x2 + 5020.2x - 3153
y = 86.5x3 - 782x2 + 2297.5x - 1224
y = 2583x3 - 23635x2 + 69939x - 43818
y = -45.333x3 + 403.5x2 - 836.17x + 6384
y = 215.33x3 - 1877.5x2 + 5356.2x + 1317
y = 373.5x3 - 3318x2 + 9536.5x - 4124
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
24000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi cloroform
y = 201.33x3 - 1782.5x2 + 5091.2x - 3191
y = 90.667x3 - 812x2 + 2339.3x - 1240
y = 437.83x3 - 4978x2 + 21608x - 11999
y = -4.8333x3 + 10x2 + 116.83x + 5784
y = 169.17x3 - 1539x2 + 4658.8x + 1722
y = 289.83x3 - 2635.5x2 + 7745.7x - 2932
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
24000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb.9 Grafik polimer terhadap injeksi etil
asetat
Gb. 10 Grafik polimer terhadap injeksi
kloroform
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi metanol
y = 194.67x3 - 1738x
2 + 5004.3x - 3142
y = 73.333x3 - 721.5x2 + 2489.2x - 1463
y = 182.17x3 - 3646x2 + 22008x - 13475
y = 70x3 - 518.5x
2 + 1271.5x + 5083
y = 170x3 - 1521x2 + 4416x + 1946
y = 358.33x3 - 3253.5x
2 + 9573.2x - 4210
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
24000
26000
28000
30000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi n-hexane
y = 175.17x3 - 1601.5x
2 + 4731.3x - 2986
y = 115.5x3 - 1048.5x
2 + 3095x - 1784
y = 2350.3x3 - 21950x
2 + 67550x - 42881
y = -109x3 + 820.5x
2 - 1548.5x + 6743
y = 192.33x3 - 1523.5x2 + 4320.2x + 2022
y = 415.83x3 - 3782.5x
2 + 11102x - 5267
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
24000
26000
28000
30000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi
Resistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb.11 Grafik polimer terhadap injeksi
methanol
Gb.12 Grafik polimer terhadap injeksi n-
hexane
Veronica 9PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER-KARBON SEBAGAI BAHAN SENSOR GAS
Budi Gunawan
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi toluena
y = 186.33x3 - 1683x2 + 4903.7x - 3088
y = 199.67x3 - 1802x2 + 5326.3x - 3346
y = 2586.2x3 - 23963x2 + 72294x - 45848
y = 40.333x3 - 336x2 + 1004.7x + 5197
y = 178.67x3 - 1535x2 + 4427.3x + 1940
y = 461x3 - 4146x2 + 11976x - 5823
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
24000
26000
28000
30000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksiResistansi
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb.13 Grafik polimer terhadap injeksi toluena
3. Pengujian terhadap pengaruh suhu
Pada pengujian pengaruh suhu, sensor polimer diuji didalam ruang pengujian dengan
kondisi suhu yang bervariasi. Untuk melihat prosentase kenaikan resistansi masing-masing
polimer terhadap kenaikan suhu dibuat prosentase rata-rata dari selisih setiap kenaikan suhu.
Data rata-rata prosentase kenaikan resistansi polimer pengaruh suhu diperlihatkan pada tabel
3;
Tabel 3. Prosentase rata-rata kenaikan resistansi polimer pengaruh suhu
Polimer
Aset
on
Aseton
Nitril
Benz
ena
Klorof
orm
Eta
nol
EtilAs
eton
Meta
nol
nHex
ane
Tolu
ena
%rat
a2
PEG600
0 11% 14% 4% 4% 5% 4% 5% 7% 4% 6%
PEG20
M 7% 27% 24% 0% 3% 2% 0% 1% 3% 22%
PEG200 14% 31% 21% 16%
23
% 22% 17% 17% 10% 19%
PEG154
0 18% 31% 37% 31%
28
% 36% 12% 35% 31% 29%
SILICO
N 0% 3% 3% 3% 4% 2% 2% 5% 3% 3%
SQUEL
ENE 5% 2% 12% 4% 1% 2% 1% 7% 8% 5%
Dari data rata-rata prosentase kenaikan polimer pengaruh suhu dapat dilihat secara umum
semua polimer mengalami kenaikan resistansi karena pengaruh kenaikan suhu lingkungan.
Dari semua jenis polimer, rata-rata kenaikan terbesar adalah polimer PEG1540 dan terkecil
adalah silikon. Sedangkan urutan kenaikan terbesar sampai terkecil adalah; PEG1540,
PEG20M, PEG200, PEG6000, squelene dan silikon. Grafik prosentase kenaikan resistansi ke-
6 polimer karena pengaruh suhu pada injeksi setiap gas ditunjukkan pada gambar 14;
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
Aseton AsetonNitril Benzena Kloroform Etanol EtilAseton Metanol nHexane Toluena
PEG6000 PEG20M PEG200 PEG1540 SILICON SQUELENE
Gb.14 Grafik prosentase kenaikan resistansi polimer terhadap perubahan suhu pada injeksi
tiap gas
4. Pengujian terhadap pengaruh kelembaban
Pada pengujian pengaruh kelambaban, sensor polimer diuji didalam ruang pengujian
dengan kondisi kelembaban yang bervariasi. Untuk melihat prosentase kenaikan resistansi
masing-masing polimer terhadap kenaikan kelembaban dibuat prosentase rata-rata dari selisih
setiap kenaikan kelembaban. Data rata-rata prosentase kenaikan resistansi polimer pengaruh
suhu diperlihatkan pada tabel 4;
Tabel 4. Prosentase rata-rata kenaikan resistansi polimer pengaruh kelembaban
Polimer
Aset
on
Aseton
Nitril
Benz
ena
Klorof
orm
Etan
ol
EtilAs
eton
Meta
nol
nHex
ane
Tolu
ena
%rat
a2
PEG600
0
0,40
% 6,60%
4,11
% 0,70%
5,87
% 3,29%
3,51
%
5,17
%
6,36
%
4,00
%
PEG20
M
7,70
% 11,26%
7,86
% 3,90%
6,62
% 3,01%
4,24
%
4,72
%
2,14
%
5,72
%
PEG200
1,96
% 13,03%
12,22
% 1,68%
5,56
%
11,87
%
7,96
%
1,40
%
0,00
%
6,19
%
PEG154 12,0 12,93% 32,30 28,59 40,4 9,26% 31,46 39,11 42,9 27,6
Veronica 11PENGUJIAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT POLIMER-KARBON SEBAGAI BAHAN SENSOR GAS
Budi Gunawan
Polimer
Aset
on
Aseton
Nitril
Benz
ena
Klorof
orm
Etan
ol
EtilAs
eton
Meta
nol
nHex
ane
Tolu
ena
%rat
a2
0 5% % % 6% % % 1% 7%
SILICO
N
14,5
7% 5,73%
1,73
% 1,64%
1,44
% 4,63%
1,66
%
1,61
%
0,23
%
3,69
%
SQUEL
ENE
4,46
% 6,12%
1,22
% 3,80%
5,77
% 4,32%
1,71
%
16,84
%
7,15
%
5,71
%
Dari data rata-rata prosentase kenaikan polimer pengaruh kelembaban dapat dilihat secara
umum semua polimer mengalami kenaikan resistansi karena pengaruh kenaikan kelembaban
lingkungan. Dari semua jenis polimer, rata-rata kenaikan terbesar adalah polimer PEG1540
dan terkecil adalah silikon. Sedangkan urutan kenaikan terbesar sampai terkecil adalah;
PEG1540, PEG200, PEG20M, squelene, PEG6000, dan silikon. Grafik prosentase kenaikan
resistansi polimer karena pengaruh kelembaban pada injeksi setiap gas ditunjukkan pada
gambar 15;
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
50.00%
Aseton AsetonNitril Benzena Kloroform Etanol EtilAseton Metanol nHexane Toluena
PEG6000 PEG20M PEG200 PEG1540 SILICON SQUELENE
Gb.15 Grafik prosentase kenaikan resistansi polimer terhadap perubahan kelembaban pada
injeksi tiap gas
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian sensor polimer terhadap 4 faktor, dapat disimpulkan:
1. Bahan PEG6000, PEG20M, PEG200, PEG1540, silicon dan squelene bisa dibuat menjadi
sensor gas dengan memberi additif karbon aktif menjadi komposite polimer-karbon.
2. Sensor komposit polimer karbon yang dibuat mendeteksi gas dengan perubahan nilai
resistansi apabila terkena gas.
3. Sensor komposit polimer-karbon mempunyai resistansi yang berbeda-beda tergantung dari
jenis bahan polimernya.
4. Pada mapping CA beberapa polimer meunjukkan kesamaan reaksi saat diuji dengan
beberapa gas sampel. Dari mapping CA juga terlihat korelasi antara polimer dengan jenis
gas yang menunjukkan semakin dekat posisi antara polimer dengan gas semakin baik
pendeteksian polimer terhadap gas tersebut.
5. Resistansi sensor akan naik sebanding dengan kenaikan volume injeksi, kenaikan suhu
dan kelembaban dengan persamaan garis polinomial orde 2 dan orde 3 dan sebagian linier
DAFTAR PUSTAKA
Jiri Janata And Mira Josowicz (2002), Conducting Polymers In Electronic Chemical Sensors.
Hua Bai and Gaoquan Shi (2006), Gas Sensors Based on Conducting Polymers.
Atkins, P. W. (1990), Physical Chemistry. 4th ed. New York: W.H. Freeman.
Elias, H.-G. (1987), Mega Molecules. Berlin: Springer-Verlag
Department Of Chemical Engineering Brigham Young University (2006), Modeling And Data
Analysis Of Conductive Polymer Composite Sensors.
Frank Zee and Jack Judy (1999), Mems Chemical Gas Sensor Using A Polymer-Based Array,
Published at Transducers ’99 - The 10th International Conference on Solid-State
ensors and Actuators on June 7-10, Sendai, Japan
Kohlman, R. S. and Epstein, Arthur J. (1998), Insulator-Metal Transistion and
Inhomogeneous Metallic State in Conducting Polymers. Skotheim, Terje A.;
Elsenbaumer, Ronald L., and Reynolds, John R., Editors. Handbook of Conducting
Polymers. 2nd ed. New York: Marcel Dekker; pp. 85-122.