8
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Piezoelektrik
Piezoelektrik adalah suatu material apabila ditekan akan menghasilkan tegangan listrik Direct Effect atau sebaliknya Converse Effect terlihat pada
Gambar 2.2. Piezoleketrik terjadi karena adanya efek piezo dimana materialnya mempunyai bentuk non-centrosymetric yang terjadi karena kisi-kisi yang terluar
tidak dapat mempertahankan posisi atom yang ditengah, terpolarisasi secara spontan, serta adanya sifat mekanis.
Tegangan yang dihasilkan dapat diketahui dengan melakukan pengukuran secara langsung dengan perubahan waktu t dan diberi beban tahanan R
L
pada saat adanya gaya tekan, seperti terlihat pada Gambar 2.3. Untuk mengukur besar
daya P pada piezoelektrik sebagai berikut Chen, X., et al., 2010: �
�
=
�
∫
�
� 2
�
�
�� 2.1
Keterangan : P
L
= daya dengan pembebanan Watt T
= periode detik V
o
= tegangan keluaran Volt t
= waktu detik R
L
= beban tahanan Ω
Gambar 2.2 Efek Piezoelektrik Haertling, G.H., 1999
commit to user
9
Gambar 2.3 Model pembebanan nanogenerator PZT Chen, X., et al., 2010
2.2.2. Material Piezoelektrik
Suatu material yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut material piezoelektrik Hananto, et al., 2011. Perubahan yang muncul
akibat terjadinya deformasi mekanik dari bahan piezoelektrik dan menghasilkan polarisasi muatan yang proporsional terhadap deformasi yang terjadi.
Konsep piezoelektrisitas suatu padataan dapat muncul pada kristal yang berjenis non-centrosymetric Haertling, G.H., 1999. Salah satu material yang
tergolong kategori non-centrosymetric adalah ZnO karena dapat terpolarisasi secara spontan sebagaimana terlihat pada Gambar 2.4. Efek piezoelektrik pada
susunan kristal non-centrosymetric terjadi akibat kisi-kisi terluar tidak dapat mempertahankan posisi atom pusat tengah saat dikenakan gaya eksternal atau
medan listrik. Momen dipole terjadi karena ada interaksi dan perubahan jarak antar muatan negatif dan positif, dimana terjadinya pergeseran posisi atom ini
dapat diakibatkan oleh gaya eksternal Haertling, G.H., 1999. Besarnya momen dipole dapat menimbulkan medan listrik efek piezo.
commit to user
10
Beberapa faktor yang mempengaruhi efek piezo adalah ukuran material, bentuk material, jenis material, kristalinitas suatu material, dan sebagainya.
Selanjutnya efek piezo dari material ZnO dapat ditingkatkan dengan cara penambahan material doping. Penambahan material kobalt oksida Co
3
O
4
pada material ZnO dapat meningkatkan efek piezo. Dengan menggunakan XRD dapat
diketahui material ZnO, Co
3
O
4
dan ZnO dengan penambahan Co
3
O
4
sudah terbentuk, dapat dilihat pada Gambar 2.5. Material kobalt oksida Co
3
O
4
dapat meningkatkan sifat mekanis sehingga mampu meningkatkan nilai regangan
Gambar 2.6. ZnAc-CoAc:PVA mempunyai nilai regangan yang besar dibandingkan dengan nilai regangan ZnAc:PVA sehingga harapannya dapat lebih
meningkatkan tegangan keluar pada saat diberi beban yang lebih besar Kanjwal, M.A., et al., 2011.
Gambar 2.4 Struktur kristal ZnO perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
11
Gambar 2.5 Data XRD nanofibers setelah dikalsinasi pada 600
o
C selama 1 jam, a CoAcPVA, b CoAcZnAcPVA, dan c ZnAcPVA Kanjwal, M.A., et al.,
2011
Gambar 2.6 Grafik kondisi tegangan dan regangan Kanjwal, M.A., et al., 2011 perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
12
2.2.3. Elektrospinning
Kategori