amina NH
2
pada chitosan yang bermuatan positif dengan gugus hidroksil OH pada PVA yang bermuatan negatif. Ikatan hidrogen ini membuat kedua bahan
bercampur dengan baik dan menghasilkan homogenitas yang baik pada permukaan film. Interaksi kimia dari chitosan dengan PVA disajikan pada
Gambar 10.
Gambar 10 Interaksi kimia chitosan dengan PVA
Sumber: Devi et al. 2006
Hasil analisis morfologi film yang dihasilkan menunjukan semakin tinggi konsentrasi chitosan yang digunakan terlihat semakin banyak butiran-butiran
yang terdapat pada film. Hal ini dipengaruhi oleh keberadaan chitosan yang semakin banyak seiring dengan peningkatan konsentrasi chitosan. Homogenitas
dari film mempengaruhi kemampuan film dalam menyerap gelombang. Hal ini senada seperti yang disampaikan Wang et al. 2011 yang menyatakan bahwa
morfologi dan kristalinitas dari permukaan bahan penyerap gelombang radar sangat berperan penting pada penyerapan maupun pemantulan gelombang
elektromagnetik. Permukaan yang halus dan homogen merupakan morfologi yang sangat baik untuk menyerap gelombang, sedangkan pada permukaan yang kasar
kurang baik untuk penyerapan gelombang sebab struktur morfologi tidak homogen dan memungkinkan terjadinya pemantulan gelombang.
4.6 Tensile Strength Kuat Tarik
Analisis kuat tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan dari film yang dihasilkan. Menurut Krochta Mulder-Johnstone 1997, kuat tarik merupakan
tarikan maksimum yang dapat dicapai sampai film dapat tetap bertahan sebelum putus. Pengukuran ini untuk mengetahui besarnya gaya yang dicapai untuk
mencapai tarikan maksimum pada setiap satuan luas area film untuk merenggang
atau memanjang. Hasil analisis kuat tarik film chitosan-PVA disajikan pada Gambar 11.
Gambar 11 Histogram nilai uji kuat tarik film chitosan-PVA Berdasarkan hasil yang tersaji pada Gambar 10, dapat diketahui semakin
tinggi konsentrasi chitosan yang digunakan maka nilai kuat tariknya akan semakin besar. Hal ini dapat dilihat peningkatan nilai kuat tarik dari 106,33 ± 2,82
kPa hingga 143,50 ± 2,59 kPa. Peningkatan nilai kuat tarik disebabkan oleh peningkatan konsentrasi chitosan. Hal ini disebabkan interaksi antara gugus OH
dan NH
2
dari chitosan dengan gugus OH dari PVA yang membentuk ikatan hidrogen yang kuat. Semakin tinggi konsentrasi chitosan maka diduga ikatan
hidrogen yang terbentuk akan semakin banyak sehingga kuat tarik akan semakin besar. Hal ini senada dengan hasil penelitian El-Hefian et al. 2011 yang
menghasilkan nilai kuat tarik akan semakin menurun seiring dengan peningkatan konsentrasi PVA. Menurut Rinaudo 2006 kuat tarik juga dapat dipengaruhi oleh
derajat deasetilasi chitosan, derajat deasetilasi yang tinggi maka jumlah gugus NH
2
akan semakin banyak sehingga ikatan hidrogen yang terbentuk pun akan semakin kuat.
4.7 Reflection Loss
Analisis reflection loss merupakan analisis untuk mengetahui seberapa besar daya serap gelombang elektromagnetik radar oleh material prototype yang
telah dibuat. Menurut Renata et al. 2011 bila semakin besar nilai reflection loss maka akan semakin besar nilai penyerapan gelombang yang dapat dilakukan oleh
spesimen tersebut. Hasil pengukuran nilai reflection loss pada material prototype penyerap gelombang radar disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Hasil pengukuran reflection loss dari protoype penyerap gelombang radar
Reflection loss -dB Frekuensi
cuplik Chitosan 0
Chitosan 1 Chitosan 1,5
Chitosan 2
5 GHz 27,3986
28,3127 28,1721
27,8372 6 GHz
27,7089 28,8366
28,6897 28,3084
7 GHz 29,0035
29,9801 29,8330
29,5362 8 GHz
30,5171 31,2517
31,1049 30,8908
9 GHz 33,9246
34,3695 34,2043
34,2142 10 GHz
38,5156 38,8229
38,6587 38,7125
Rata-rata 31,1780 ± 4,3097
31,9289 ± 4,0094 31,7771 ± 4,0001
31,5832 ± 4,1755
Keterangan : = kontrol
Besarnya nilai reflection loss dapat terlihat bahwa pada film kontrol atau tanpa penambahan chitosan pada setiap frekuensi cuplik memiliki nilai yang
paling rendah yaitu berkisar dari -27,7398-38,5156 dB dengan rata-rata -31,1780 ± 4,3097 dB. Material prototype dengan konsentrasi chitosan 1 menghasilkan
nilai reflection loss paling tinggi pada setiap frekuensi cupliknya yaitu dengan kisaran angka -28,3127-38,8229 dB dengan rata-rata -31,9289 ± 4,0094 dB,
konsentrasi chitosan 1,5 menghasilkan nilai reflection loss dengan kisaran -28,1721-38,6587 dB dengan rata-rata -31,7771 ± 4,0001 dB, dan konsentrasi
chitosan 2 menghasilkan nilai reflection loss dengan kisaran -27,8372-38,7125 dB dengan rata-rata -31,5832 ± 4,1755 dB. Visualisasi nilai rata-rata reflection
loss disajikan pada Gambar 12.
Gambar 12 Histogram nilai reflection loss material protoype
Berdasarkan visualisasi hasil pengukuran reflection loss pada Gambar 12, dapat dilihat bahwa secara umum dengan penambahan chitosan dapat
meningkatkan nilai reflection loss bila dibandingkan dengan kontrol tanpa penambahan chitosan. Nilai reflection loss optimum terdapat pada material
prototype dengan konsentrasi chitosan 1 yaitu yang berkisar pada -28,3127-38,8229 dB, kemudian terjadi penurunan dengan meningkatnya
konsentrasi chitosan yaitu pada chitosan 1,5 berkisar pada -28,1721-38,6587 dB dan pada chitosan 2 berkisar -27,8372-38,7125 dB. Data-data tersebut
menunjukkan bahwa chitosan dapat meningkatkan daya serap gelombang. Material prototype pada konsentrasi 1 memiliki daya serap gelombang
optimum dibandingkan film pada konsentrasi yang lain dan terjadi penurunan daya serap gelombang seiring dengan peningkatan konsentrasi chitosan. Hal ini
berkaitan dengan sifat permitivitas dielektrik chitosan sebagai bahan dielektrik. Menurut Begum et al. 2011, chitosan merupakan material dengan konstanta
dielektrik yang rendah. Iushchenko et al. 2009 menambahkan chitosan termasuk bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik 3,3. Salah satu parameter dari
material dielektrik yang penting adalah permitivitas, yaitu yang menunjukkan kemampuan polarisasi dan penyimpanan energi. Semakin tinggi nilai permitivitas
dielektrik maka kemampuan penyimpanan energi akan semakin besar McMeeking et al. 2005. Data hasil penelitian Lima et al. 2006 yang
menggunakan film chitosan-kolagen dengan perbedaan rasio jumlah chitosan menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi chitosan dalam film dapat
menurunkan nilai permitivitas dielektrik pada frekuensi cuplik 1 GHz, yaitu dari 2,41 menjadi 2,05. Berdasarkan data literatur tersebut maka diduga peningkatan
konsentrasi chitosan dalam film menyebabkan jumlah energi dari gelombang elektromagnetik yang terserap menjadi semakin sedikit karena terdapat penurunan
nilai permitivitas dielektrik yang berkaitan dengan kerapatan muatan pada film, sehingga pada film dengan konsentrasi chitosan 2 daya serap gelombang lebih
kecil dibandingkan film dengan konsentrasi chitosan 1 yang mampu menyerap gelombang lebih banyak. Dugaan ini didukung oleh pendapat Mihai Dragan
2011 yang menyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi chitosan maka kerapatan muatan di dalam film akan meningkat. Hal ini akan mempengaruhi
permitivitas dielektrik dari material prototype dimana kerapatan berbanding terbalik dengan permitivitas dielektrik, sehingga bila semakin tinggi kerapatan
muatan maka
nilai permitivitas
dielektrik akan
semakin rendah
Zhang et al. 2011. Menurut Won-Jun et al. 2005 dalam Renata et al. 2011, suatu material
dapat menyerap gelombang elektromagnetik melalui dua cara, yaitu dengan mengubah gelombang yang masuk menjadi energi panas oleh bahan dielektrik
dan dengan menyerap medan magnetik oleh material magnetik. Chitosan digolongkan kepada material dielektrik dengan muatan dwi kutub dipol
Krajewska 2004 Folgueras et al. 2010 menyatakan ketika sebuah medan listrik eksternal diterapkan, maka pada bahan dielektrik akan terbentuk rotasi dipol
listrik. Interaksi antara dipol dan medan listrik mengarah pada pembentukan dipol yang sejajar yang memungkinkan dalam bahan terdapat ruang untuk menyimpan
energi potensial. Pada material yang telah dibuat, gugus amina pada chitosan dan gugus hidroksil pada PVA yang merupakan gugus aktif yang berotasi dan bergetar
untuk menyerap energi dari gelombang elektromagnetik yang dipancarkan. Menurut Wu et al. 2003, rotasi dan getaran molekul disebabkan oleh kesamaan
frekuensi gelombang yang dipancarkan dengan frekuensi getar dari molekul pada suatu bahan. Pada material yang dihasilkan diduga adanya kesamaan frekuensi
yang dipancarkan dengan frekuensi getar dari gugus amina dan hidroksil dari material yang telah dibuat. Hal ini diilustrasikan pada gambar yang tersaji pada
Gambar 13.
Gambar 13 Ilustrasi rotasi dipol pada material prototype
Sumber : Lee et al. 2008
Soethe et al. 2011 menjelaskan bahwa mekanisme penyerapan gelombang oleh material penyerap gelombang radar didasari oleh polarisasi pada
film akibat pengaruh gelombang elektromagnetik yang mengonversi gelombang elekromagnetik menjadi energi panas. Ketika gelombang elektromagnetik
membentur film maka terjadi polarisasi oleh medan gelombang listrik dan akibatnya tercipta arus listrik. Selanjutnya energi dari gelombang elektromagnetik
diubah menjadi panas melalui efek Joule, karena adanya cacat pada struktur film yang memberikan perlawan terhadap arus listrik. Pendapat lain disampaikan oleh
Qadariyah et al. 2009 yang menyatakan bahwa timbulnya panas berasal dari medan listrik gelombang elektromagnetik yang memaksa ion-ion pada bahan
dielektrik untuk berputar dan pindah dari respon lambat mengikuti medan listrik yang cepat. Pembandingan nilai reflection loss dari material prototype hasil
penelitian dengan material lain disajikan dalam Tabel 5. Tabel 5 Pembandingan nilai reflection loss hasil penelitian dengan sumber lain
Jenis bahan Nilai reflection loss dB
Chitosan-PVA
1
-31,928 Serat berbasis kolagen
2
-4,730 Serat karbon
3
-25,000 Besi karbonil
4
-23,060 Keterangan : 1 hasil penelitian 2 Liu et al. 2011 3 Saville et al. 2005 4 Duan et al.2006
Nilai reflection loss RL dari hasil penelitian memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian lain yang menggunakan material dengan
bahan dasar serat kolagen RL -4,730 dB, serat karbon RL -25,000 dB dan besi karbonil RL -23,060. Penelitian Liu et al. 2011 yang menggunakan material
penyerap radar organik berbasis serat kolagen menunjukkan nilai penyerapan yang rendah. Hal ini disebabkan dari sifat kolagen yang lemah sebagai bahan
dielektrik karena memiliki muatan listrik yang sedikit sehingga daya penyerapan gelombangnya lemah.
Saville et al. 2005 menyatakan bahwa standar material penyerap gelombang sebagai penyerap gelombang yang baik bila memiliki nilai reflection
loss lebih dari -40 dB. Material prototype yang diteliti memiliki nilai lebih kecil dari standar, namun mendekati nilai dari standar dari Saville et al. 2005.
Beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya daya serap gelombang elektromagnetik adalah jenis bahan yang digunakan bahan dielektrik atau
material magnetik. Material anorganik yang digunakan sebagai material penyerap gelombang radar pada penelitian Saville et al. 2005 dan Duan et al. 2006
adalah serat karbon dan besi karbonil. Material tersebut memiliki nilai RL yang lebih tinggi dibandingkan serat kolagen. Menurut Won-Jun et al. 2005 material
anorganik tersebut bersifat magnetik sehingga gelombang magnet yang ada pada gelombang elektromagnetik diserap oleh material magnetik tersebut. Faktor lain
yang mempengaruhi daya serap gelombang elektromagnetik adalah ketebalan bahan. Berdasarkan hasil penelitian Renata et al. 2011, ketebalan dari material
yang digunakan mempengaruhi besar kecilnya daya serap gelombang. Pada penelitiannya menggunakan barium heksaferrite dengan ketebalan 2 mm, 4 mm,
dan 6 mm. Semakin tebal bahan yang digunakan maka akan kapasitas untuk melakukan penyerapan gelombang akan semakin banyak. Hal ini terbukti dari
hasil penelitiannya yang menunjukkan peningkatan daya serap gelombang elektromagnetik seiring bertambahnya ketebalan material yang terbentuk, yaitu
berkisar dari -13-10 dB.
5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan
Film komposit penyerap gelombang radar dapat dibuat dengan bahan dasar chitosan dan polivinil alkohol PVA. Film ini secara visual memiliki bentuk
seperti plastik dan berwarna dari putih bening hingga kekuningan transparan dengan diameter yang berkisar 0,11-0,22 milimeter. Karakteristik uji kuat tarik
atau tensile strength dari film chitosan-PVA memiliki nilai kuat tarik terbesar pada konsentrasi chitosan 2 dengan nilai sebesar 143,50 ± 2,59 kPa.
Penambahan chitosan
dapat meningkatkan
daya serapan
gelombang elektromagnetik. Film dengan konsentrasi chitosan 1 memiliki daya serap
gelombang paling tinggi dengan kisaran -28,3127-38,8229 dB dengan daya serap rata-rata -31,9289 ± 4,0094 dB.
5.2 Saran
