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-PVA1 -31,928
Serat berbasis kolagen2 -4,730
Serat karbon3 -25,000
Besi karbonil4 -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
Perlunya dilakukan pengujian permitivitas dari film pada konsentrasi chitosan yang berbeda untuk menduga kemampuan film tersebut dalam menyimpan energi dari gelombang elektromagnetik. Selain itu juga perlu dilakukan penambahan dengan bahan magnetik dalam film untuk meningkatkan daya serap gelombang elektromagnetik.