sisanya bernilai nol. Konstanta d
31
sama dengan konstanta d
32
dan konstanta d
15
sama dengan konstanta d
24
. Sehingga hanya ada 3 distrik konstanta piezoelektrik. Besar hubungan diantara konstanta ialah d
15
d
33
d
31
. Secara umum material piezoelektrik d
33
dua kali lebih besar dibandingkan d
31
dan d
15
lima kali lebih besar dari d
31
. Bahkan, meskipun d
15
merupakan jumlah terbesar yang berarti 5 gaya memotong dapat menghasilkan energi lebih daripada pemberian gaya, arah
15 ini ialah memotong tekanan stress yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 yang sangat sulit untuk direalisasikan dalam struktur yang sebenarnya.
D
3
= d
15
σ
13
3
Gambar 2.10. Arah Elektroda pada Permukaan 1 dan Memotong Tekanan stress Kim, 2002
Selanjutnya jumlah yang paling besar ialah pada arah d
33
. Dalam struktur yang sebenarnya, keadaan tekanan stress konstan yang digambarkan pada
Gambar 2.9 sampai 2.11. Jika distribusi tekanan stress tidak konstan, maka distribusi elektriknya juga tidak akan konstan.
Gambar 2.11. Penampang Material Piezoelektrik dalam Arah Gaya pada Arah 3 dan Permukaan 3 Kim, 2002
2.8. PVDF Polyvinylidene Flouride
Bahan polimer piezoelektrik didominasi oleh polimer ferroelektrik dari
keluarga PVDF yang ditemukan pada tahun 1969.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12. Struktur PVDF Dargaville et el. 2005
Bahan polimer piezoelektrik PVDFPolyvinylidine Flouride merupakan bahan polimer semikristal yang secara komersial dalam bentuk bubuk, pelet, atau
berupa film semi transparan dengan ketebalan antara range 8 sampai 110 m.
PVDF mempunyai suhu leleh melting pada pendekatan di suhu 170
o
C dan termasuk pada lelehan kental sesuai dengan proses leleh tanpa menggunakan
bantuan, bahan tambahan, dan stabilisator. Polimer dapat juga larut diproses karena daya larutnya biasanya dalam bahan pelarut polar misalnya, MNP, dan
DMAc. Suhu transisi kaca secara khas berada di kisaran -40
o
C, sehingga saat berada pada suhu kamar polimer dapat menyesuaikan dengan properti mekanik
yang baik. PVDF non-piezoelektrik mempunyai banyak kegunaan dalam coanting
, insulasi kabel, tabung fleksibel, dan bagian dari pegangan material radioaktif. PVDF disintesa dengan penambahan polimerisasi dari monomer
CH
2
=CF
2
. Ketika menghasilkan homopolymer misalnya dari 100 monomer CH
2
=CF
2
secara umum rantai PVDF mempunyai struktur reguler secara bergantian kelompok CH
2
dan CF
2
Dargavilleet al. 2005.
Gambar 2.13. Struktur rantai PVDF Dargavilleet al. 2005
2.9. XRD X-Ray Diffraction
Sinar-X merupakan radiasi elektromagnetik berenergi tinggi. Sinar-X memiliki energi sekitar 200 eV
– 1 MeV, berada di antara sinar gamma dan sinar ultraviolet UV dalam spektrum elektromagnetik. Panjang gelombang sinar-
X adalah sekitar 0,5 – 2,5 Å. Sinar-X dihasilkan oleh interaksi antara sinar
Universitas Sumatera Utara
eksternal elektron dan elektron dalam kulit atom, sedangkan sinar gamma dihasilkan oleh perubahan dalam nukleus atom. Jika elektron yang mempunyai
kecepatan tinggi menumbuk suatu logam target, maka akan dihasilkan sinar-X. Intensitas transisi K
α lebih tinggi daripada transisi K , sehingga yang digunakan untuk keperluan difraksi sinar-X adalah radiasi K
α. Proses perlambatan elektron pada saat menembus logam sasaran juga dapat menghasilkan sinar-X.
Proses perlambatan elektron yang menghasilkan sinar-X ini sering disebut sebagai radiasi putih.
Difraksi sinar X digunakan untuk mengidentifikasi struktur kristal suatu padatan dengan membandingkan nilai jarak d bidang kristal dan intensitas
puncak difraksi dengan data standar. Difraksi sinar-X oleh sebuah material terjadi akibat dua fenomena yaitu hamburan oleh tiap atom. Interferensi gelombang
– gelombang oleh tiap atom
–atom tersebut. Interferensi ini terjadi karena gelombang-gelombang yang dihamburkan oleh atom memiliki koherensi dengan
gelombang datang dan demikian pula dengan mereka sendiri Pratapa, 2004. Berkas sinar-X yang saling menguatkan disebut sebagai berkas difraksi.
Persyaratan yang harus dipenuhi agar berkas sinar-X yang dihamburkan merupakan berkas difraksi dikenal sebagai Hukum Bragg. Menurut Bragg berkas
yang terdifraksi oleh kristal terjadi jika pemantulan oleh bidang sejajar atom menghasilkan interferensi konstruktif. Pemantulan sinar-X oleh sekelompok
bidang paralel dalam kristal pada hakekatnya merupakan gambaran dari difraksi atom-atom kristal. Difraksi atom-atom kristal sebagai pantulan sinar-X oleh
sekelompok bidang-bidang paralel dalam kristal seperti terlihat pada Gambar 6. Arah difraksi sangat ditentukan oleh geometri kisi yang bergantung pada orientasi
dan jarak antar bidang kristal.
Gambar 2.14. Difraksi Sinar-X oleh Kristal Yoshioka,1985
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.14 menunjukkan seberkas sinar A mengenai atom C pada bidang pertama dan atom E pada bidang berikutnya. Jarak antara bidang C dengan
bidang E adalah d. Berkas-berkas tersebut mempunyai panjang gelombang λ, dan
jatuh pada bidang kristal dengan jarak d dan sudut θ. Interfernsi konstruktif terjadi
jika selisih lintasan antara dua sinar yang berurutan merupakan kelipatan panjang gelombangnya , sehingga dapat dinyatakan pada persamaan matematis hukum
Bragg sebagai berikut:
n = 2d
hkl
sin θ
4 n
adalah bilangan bulat, d merupakan jarak antar bidang, θ adalah sudut antara
sinar datang dengan bidang kristal dan λ adalah panjang gelombang sinar-X.
Omar, 1975. Pantulan Bragg hanya terjadi untuk gelomb ang dengan ≤ 2d, dan
itu sebabnya cahaya tampak tidak dapat digunakan dalam hal ini. Sudut θ yang
ditentukan persamaan di atas, untuk jarak antar bidang d dan tertentu merupakan
sudut unik terjadinya pantulan. Pada sudut yang lain, berkas sinar pantul akan saling berinterferensi destruktif satu sama lain, sehingga pantulan efektifnya nol.
Data yang diperoleh dari pengukuran difraksi adalah sudut difraksi 2 θ dan
intensitasnya I 2 θ pada sudut pantul yang sesuai. Pantulan n = 1, 2, 3, ...
berturut-turut disebut pantulan orde pertama, orde kedua, orde ketiga, ... , dan seterusnya. Semakin tinggi orde pantulan semakin rendah intensitas pantulannya.
Istilah difraksi lebih banyak dipakai dalam hal ini dari pada pantulan, sehingga sebutan lazimnya “Difraksi Sinar-X” Cullity, 1978.
2.10. Metode BET Brunauer-Emmet-Teller
