BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakteristik listrik komposit
4.1.1 Analisis Sifat Listrik
Komposit yang dibuat adalah komposit polimer-zeolit teraktivasi, polimer yang digunakan adalah polimer PEG 6000; tentunya sifat listrik yang dianalisis
nantinya akan bermanfaat apakah komposit bersifat semikonduktif sehingga dapat digunakan sebagai bahan pembuatan sensor. Sifat listrik yang dianalisis terdiri
dari 3 sifat yaitu:
1. Resistivitas
2. Konduktivitas
3. Sensitifitas
Perhitungan resistivitas dan konduktivitas dari komposit dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
� = � �
� Dengan
R = Resistansi Komposit sewaktu di uji � = Hambatan jenis atau resistivitas
l = Ketebalan komposit A = Luas komposit
Metode pengukuran dilakukan dengan cara metode 2 probe point. Komposit polimer zeolit yang telah dibuat, hal tersebut dapat dilakukan dikarenakan pada
komposit yang dibuat memenuhi arus dapat lewat dalam sebuah komposit yang sifatnya semikonduktif diperlihatkan pada gambar 4.1 di bawah ini
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Skema arus dalam material Arus yang lewat itu berdasarkan aliran elektron yang lewat pada suatu penampang
dengan ketebalan yang dilewati. Ketika arus tersebut melewati maka akan didapat hambatan yang bersumber dari susunan material tersebut, dan ini berbicara
tentang atom dalam material tersebut.
Sehingga, dengan masing-masing parameter yang telah ditentukan berupa 1.
Resistansi rata-rata berupa Tabel 4.1 Pengukuran Resistansi awal komposit polimer-zeolit
No �
Ω 1
3.28 2
3.29 3
3.3 4
3.29 5
3.31 6
3.3 7
3.29 8
3.32 9
3.31 10
3.29
Universitas Sumatera Utara
2. Luas komposit
Luas Komposit diukur dan dihitung dengan menggunakan persamaan
= � ×
= ×
= , × , = , = , ×
−
Ketebalan Komposit dapat diukur dengan menggunakan penggaris dengan ketebalan sebesar
= ± .
= ×
−
± .
Maka, dengan memasukkan parameter-parameter berupa 1.
Pengukuran resistansi komposit 2.
Luas permukaan komposit
3.
Ketebalan komposit
= � � → � = �
Maka, nilai resistivitas berupa
� = �
= , × Ω⁄ = , ×
Ω
Sehingga konduktivitas dari komposit sebesar
� = � = , ×
−
ℎ � = , ×
− −
= , ×
− −
Sehingga, nilai dari resistivitas dan konduktivitas yang didapat dari material komposit polimer zeolit didapat dengan mengambil parameter pengukuran
resistansi dengan metode 2 probe point, dan didapat nilai dari resistivitas dan konduktivitas yang ada di atas.
Universitas Sumatera Utara
Tingginya nilai resistansi material komposit yang dibuat dikarenakan 2 komposisi bahan yang digunakan, yaitu zeolit teraktivasi dan polimer poli etilen glikol PEG
6000. Berdasarkan grafik kondukvitas zeolit yang diteliti oleh I.M. Kalogeras; A. Vassilikou-Dova mengenai zeolit dan Naokazu Koizumi; Tetsuya Hanai
mengenai Polietilen glikol, sifat listrik dari kedua bahan masing-masing diperlihatkan pada gambar 4.2 berikut
Gambar 4.2 Grafik konduktivitas zeolit Sumber I. M. Kalogeras dan A. Vassilikou-Dova
Akumulasi dari sifat listrik jenis zeolit yang didapat berdasarkan data diatas, konduktivitas ion zeolit teraktivasi diketahui berdasarkan temperatur ruangan dari
sistem zeolit tersebut. Besarnya konduktivitas listrik dari zeolit terkonsentrasi diantara
− −
−
−
, yang juga berarti nilai dari resistivitasnya berkisar diantara
Ω −
Ω . Sedangkan untuk nilai konduktivitas dari masing-masing jenis PEG relatif kecil
seperti yang telah diteliti oleh Naokazu Koizumi dan Tetsuya Hanai. Nilai konduktivitas PEG ditunjukkan pada gambar 4.3 di bawah
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Tabel Konduktivitas PEG Liquid Carbowax Sumber Naokazu Koizumi dan Tetsuya Hanai
Dari gambar tabel di atas tampak, nilai konduktivitas dari masing-masing jenis PEG relatif kecil. Dengan mengambil jenis yang sama, konduktivitas dari PEG
6000 berkisar antara
−9
ℎ
−
− , ×
−9
ℎ
−
. Sehingga didapat nilai dari resistivitas dari PEG berupa
9
Ω − , ×
Ω . Dengan adanya penelitian ini, komposit polimer-zeolit yang dibuat dapat
mengurangi tingginya nilai resistivitas dari poli etilen glikol sehingga komposit polimer-zeolit dengan komposisi tertentu dapat menghasilkan sifat semikonduktif
yang diinginkan. Tentunya sifat ini sangat berguna untuk dijadikan sebagai bahan pembuat sensor gas.
Perbandingan yang didapat antara sensor gas standard dengan komposit polimer- zeolit yang telah dibuat tampak pada technical parameter. Pada komposit polimer-
zeolit didapat resistansi yang didapat = , ×
Ω sedangkan pada sensor gas standar
= Ω −
Ω. Perbedaan tersebut dikarenakan perbedaan komposisi yang berbeda. Pada penelitian ini, polimer PEG 6000 didoping dengan
zeolit aktif, sedangkan pada sensor gas standard komposisinya keramik �
didoping dengan metal oksida berupa . Sehingga parameter teknisnya tentu
berbeda.
Universitas Sumatera Utara
4.2
Data Penelitian
Data pengukuran resistansi komposit polimer-zeolit terhadap Metanol dan Etanol sebanyak 1ml dan 2 ml
Tabel 4.2 Resistansi komposit polimer-zeolit terhadap metanol Data Resistansi Komposit Polimer-Zeolit
No R1 Awal Ω R2 Uji 1 ml
Ω R3 Uji 2 ml Ω Persentase
1 3,282
2,77 2,43
25,95
Tabel 4.3 Tabel resistansi komposit polimer-zeolit terhadap etanol Data Resistansi Komposit Polimer-Zeolit
No R1 Awal Ω R2 Uji 1 ml
Ω R2 Uji 2 ml Ω Persentase
1 3,184
2,92 2,89
8,29
Dengan: R1
= Resistansi Awal
R2 =
Resistansi Pengujian 1 ml R3
= Resistansi Pengujian 2 ml
Besar dari perubahan resistansi terhadap volume gas alkohol yang diuji tergantung dari besar volume gas yang diinjeksikan dan komposisi komposit. Untuk
komposit polimer-zeolit yang dibuat dengan komposisi zeolit dan PEG 6000 dengan perbandingan 1:1 masing-masing 0,2 gram. Hal ini bertujuan untuk
melakukan kajian awal apakah PEG 6000 yang didoping oleh zeolit mampu untuk menyerap gas alkohol yang diinjeksi.
Dari tabel di atas, tampak pada perubahan resistansi 3,282 menurun menjadi 2,77 Mega Ohm dilakukan pengujian 1 ml volume methanol selama 1
jam. Kemudian ditambahkan volume sebanyak 2 ml dengan waktu pengujian
Universitas Sumatera Utara
selama 1 jam juga. Begitu juga prosedur pengujian dilakukan terhadap methanol. Dari hasil yang didapat selama pengujian dapat diambil analisis bahwa, untuk
ukuran komposit yang telah dibuat, komposit memiliki titik jenuh dan hanya mampu mendeteksi volume gas alkohol yang diinjeksikan sebesar 3-4 ml gas
alkohol. Lebih dari itu, maka komposit akan mengalami titik jenuh dan apabila dipaksa akan mengalami efek swelling. Efek swelling merupakan sebuah
peristiwa dimana komposit mengalami kejenuhan dalam proses adsorpsi, sehingga mengakibatkan komposit secara fisikal mengalami pembengkakan dan dapat
mengalami kerusakan.
Berdasarkan data sheet dari Hanwei Electronics Co., LTD Terlampir, bahwa karakteristik suatu material untuk aplikasi sensor ditinjau dari karakteristik
sensitifitas sesuai dengan tabel 4.4 di bawah
Tabel 4.4 Parameter Standar Sensor Symbol
Parameter name Technical
parameter Remarks
Rs Sensing Resistance
Ω − Ω
1000ppm iso- butane
Detecting concentration
scope: 200ppm-5000ppm
LPG and propane 300ppm-5000ppm
butane 5000ppm-
20000ppm methane
300ppm-5000ppm �
100ppm-2000ppm Alcohol
�30001000 isobutene
Concentration Slope Rate
≤ , Standard
Detecting Condition
Temp: ℃ ± ℃ � : � ± , Humidity: ± �ℎ: � ± ,
Preheat time Over 24 hour
Sumber dari http:www.hwsensor.com
Struktur dan konfigurasi dari sensor gas MQ-2 ditunjukkan pada gambar 1 terlampir. Sensor difabrikasi dari material mikro keramik tube �
dan tin dioxide
sebagai layar aktif. Maka, dengan penggunaan metal oksida akan menghasilkan fabrikasi sensor yang lebih baik lagi. Oleh karena itu dengan
membandingkannya dengan komposit polimer-zeolit yang dibuat dalam penelitian ini akan tampak perbedaan dalam material sensor tersebut.
Universitas Sumatera Utara
4.3 Pembahasan
Kategori