USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM
PEMBUATAN KACA ANTI AIR (HYDROPHOBIC GLASS) BERBAHAN KACA OKSIDA
BIDANG KEGIATAN: PKM PENELITIAN
Diusulkan oleh :
DEVARA EGA FAUSTA (M0212025/ Angkatan 2012) RATNA MAYASARI (M0213074/ Angkatan 2013) ANGGRAENY SUCI MAHARANY (M0214008/ Angkatan 2014)
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
DAFTAR ISI
1.5 Luaran Yang Diharapkan ...2
1.6 Manfaat ...3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Permukaan Hidrofobik ...4
2.2 Kaca ...4
2.3 Kaca Telurite ...5
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...6
3.2 Alat dan Bahan ...6
3.3 Tahapan Penelitian ...7
3.3.1 Persiapan Alat dan Bahan ...7
3.3.2 Fabrikasi Bahan ...7
3.3.3 Karakteristisasi Optik Sampel ...8
3.3.5 Analisa Nilai ...8
3.4 Penyimpulan Hasil ...8
BAB 4 RANCANGAN BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN 4.1 Ringkasan Anggaran Biaya ...9
4.2 Jadwal Kegiatan ...9
DAFTAR PUSTAKA ...10
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
RINGKASAN
Perkembangan alat-alat dalam menunjang kehidupan manusia sehari-hari yang terus berlangsung tidak terlepas dari penggunaan kaca. Kaca merupakan bahan yang sering digunakan manusia terutama dalam bahan bangunan, bahan optik, dan juga dapat digunakan sebagai bahan penelitian. Kaca terbuat dari bahan silika, namun akhir – akhir ini mulai banyak digunakan kaca telurite yang mempunyai kegunaan lebih banyak dibanding kaca silika. Kaca telurite dalam bahasan ini akan digunakan sebagai kaca yang mempunyai sifat anti air (hidrophobic) dan dapat diaplikasikan dalam bidang industri otomotif, terutama pada mobil.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui komposisi kaca berbahan oksida dan anti air yang di doping dengan TiO2. Pada penelitian ini digunakan dua uji pada sampel kaca yaitu uji sifat optik kaca dan uji sifat fisik kaca. Uji sifat optik kaca menggunakan alat UV VIS Spektrometer dan FT IR Spektrometer dengan sifat absorbansi dari kaca tersebut. Uji sifat fisik dengan mengukur besarnya sudut kontak air pada permukaan kaca.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Judul Kegiatan
Pembuatan Kaca Anti air ( Hydrophobic Glass) Berbahan Kaca Oksida
1.2 Latar Belakang
Kehadiran kaca dalam lingkup kehidupan sehari–hari sangatlah umum, Masyarakat Mesir kuno menggolongkan kaca sebagai barang berharga. Manusia gua pada masa prasejarah mengukir bagian dalam potongan batu obsidian yang berasal dari kaca vulkanik, untuk dijadikan sebagai senjata dan peralatan rumah tangga. Manusia mulai memproduksi kaca dengan cara melehkan suatu material mentah sejak ribuan tahun lalu. Sejumlah ilmuwan pada zaman itu menyadari bahwa kaca ditemukan dalam bekas pembakaran hingga pada akhirnya ditemukan kombinasi material penyusun kaca (Shelby, 2005).
Saat ini, semakin berkembangnya zaman pengaplikasian kaca untuk kehidupan sehari-hari juga semakin berkembang. Kaca yang biasa dibayangkan hanya digunakan sebagai peralatan makan atau jendela rumah, kini sudah dapat dikembangkan lebih jauh dalam berbagai disiplin ilmu. Elektronika modern kini juga menggunakan kaca untuk berinovasi dari sebuah tabung vakum yang berevolusi kedalam layar monitor komputer atau televisi. Pada industri telekomunikasi, digunakan fiber optik untuk menggantikan fungsi kabel tembaga karena fiber optik memiliki kemampuan transmisi data yang jauh lebih baik dibandingkan dengan kabel tembaga. Selain itu, kaca juga dimanfaatkan dalam dunia otomotif. Kaca sudah menjadi bagian penting dalam rancangan suatu kendaraan, terutama pada mobil. Untuk mobil, kaca digunakan sebagai wind shield yang berfungsi untuk mencegah angin atau benda dari luar mobil tidak masuk kedalam.
Akan tetapi, wind shield pada mobil kebanyakan akan bermasalah ketika hujan turun. Karena, ketika hujan turun maka permukaan pada dinding permukaan wind shield akan basah dan dapat menakibatkan terbentuknya embun pada wind shield tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut, sebenarnya telah digunakan pembersih mekanik pada bagian luar kaca mobil untuk menghilangkan tetesan air pada dinding permukaan wind shield. Selain itu, untuk mengatasi embun yang terbentuk, pada mobil masa kini juga telah dilengkapi oleh AC yang selain dapar berfungsi sebagai pendingin ruangan, dapat difungsikan pula untuk mengurangi intensitas pengembunan yang terjadi pada wind shield. Namun, cara tersebut tetap kurang efektif untuk mengurangi embun yang terbentuk pada wind shield.
prinsipnya, sifat hydrophobic menyerupai bunga teratai dimana teratai memiliki permukaan kasar yang terletak secara acak dan sudut kontak histerisis yang rendah, berarti tetesan air tidak dapat membasahi ruang mikro diantara lonjakan. Hal ini memungkinkan udara untuk tetap berada di dalam tekstur, menyebabkan permukaan heterogen terdiri dari udara dan padatan. Akibatnya, gaya adhesi antara air dan permukaan padat sangat rendah, sehingga air dengan mudah meninggalkan permukaan ( Lin, F , dkk , 2008 ).
Namun, wind shield dengan sifat hydrophobic yang telah berkembang biasanya menggunakan metode coating atau metode pelapisan di dalam pembuatannya. Kelemahan dari metode coating adalah ketahanan dari lapisan yang diberikan pada wind shield yang dapat hilang dalam rentang periode tertentu. Walaupun, dapat dilakukan pelapisan kembali pada wind shield tersebut.
Dari permasalahan tersebut, untuk mengatasi kelemahan dari windshield dengan metode coating, maka akan dilakukan suatu penelitian dengan judul “Pembuatan Kaca Anti air ( Hydrophobic Glass) Berbahan Kaca Oksida” dengan mencoba mencampurkan material dengan sifat anti air kedalam batch kaca. Sehinga, didapatkan kaca dengan sifat hydrophobic tanpa menggunakan metode coating.
1.3 Perumusan Masalah
Perumusan masalah yang akan dirumuskan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mendapatkan komposisi kaca berbahan oksida dan anti air yang di doping dengan TiO2
2. Bagaimana mengetahui karakteristik dari sifat optik (Trasmitansi, Indeks Bias, Massa Jenis) dan sifat fisik ( Gaya adhesi dan Kohesi air dengan kaca) kaca anti air yang dibuat.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan komposisi kaca berbahan oksida dan anti air yang di doping dengan TiO2.
2. Mengetahui karakterisasi dari kaca Anti Air ditinjau dari sifat optik (Trasmitansi, Indeks Bias, Massa Jenis) dan sifat fisik ( Gaya adhesi dan Kohesi air dengan kaca).
1.5 Luaran yang diharapkan
Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1.6 Kegunaan Penelitian
2. Menghasilkan keluaran terkait kaca anti air
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1Permukaan Hidrofobik
Menurut (Morra, 2001) permukaan hidrofobik merupakan permukaan yang dapat membentuk suatu tetesan (droplets) dengan sudut kontak yang berhingga. Permukaan Hidrofobik mempunyai penggunaan teknologi yang potensial untuk berbagai macam aplikasi karena mempunyai sifat penolak air yang baik. Salah satu aplikasinya adalah pada kaca self cleaning glass yang dapat meliputi kaca pembersih jendela, pelindung udara, cat eksterior untuk bangunan, atap, bahan tekstile, dan kaca yang dapat mereduksi aliran pada suatu zat cair. Permukaan hidrofobik merupakan permukaan yang mempunyai sudut kontak air yang besarnya diantara 900–1500. Bunga teratai merupakan contoh sederhana dari permukaan hidrofobik yang mempunyai sudut kontak terhadap air lebih besar dari 1500. Efek permukaan hidrofobik dari bunga teratai dan tanaman lain seperti nasi dan Seledri India disebabkan karena struktur kasar dari permukaannya (Cannavale, Et.al., 2010). Selain itu, Permukaan Hidrofobik juga mempunyai energi permukaan yang rendah ( < 35 mN/m) (Yan YY, Et.al , 2011).
2.2 Kaca
Kaca adalah salah satu produk industri kimia yang paling akrab dengan kehidupan kita sehari-hari yang merupakan gabungan dari berbagai oksida anorganik yang tidak mudah menguap, yang dihasilkan dari dekomposisi dan peleburan senyawa alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun lainnya. Kaca memiliki sifat-sifat yang khas dibanding dengan golongan keramik lainnya. Kekhasan sifat-sifat kaca ini terutama dipengaruhi oleh keunikan silika (SiO2) dan proses pembentukannya. Dari segi fisika kaca merupakan zat cair yang sangat dingin karena struktur partikel-partikel penyusunnya yang saling berjauhan seperti dalam zat cair namun dia sendiri berwujud padat yang terjadi akibat proses pendinginan (cooling) yang sangat cepat, sehingga partikel-partikel silika tidak sempat menyusun diri secara teratur ( Keenan,1980 ).
2.3 Kaca Telurite
Telurium dioksida (TeO2) merupakan oksida yang stabil dari telurium (Te). Satabilitas dari TeO2 ini merupakan bagian penting untuk diteliti lebih lanjut baik untuk digunakan sebagai bahan crytaline maupun bahan amorphous (kaca). Titik didih (melting point) dari Tellurium dioxide (TeO2) yaitu sebesar 773 o C.
Tabel 1. Tabel Jarak Antar Kisi pada Komposisi TeO2
Components Distance (Å)
Source : From O. Lanqvist, Acta Chem. Scand., 22, 977, 1968 (El-Mallawany, 2002).
BAB 3
METODE PELAKSANAAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian akan dilakukan di laboratorium Optik dan Photonic jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta, selama lima bulan. Kegiatan yang dilakukan mulai dari persiapan hingga contoh kaca anti air.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Alat yang digunakan pada penelitian kali ini terdiri atas : 1. Neraca Digital
2. Spatula
3. Mortar dan Cawan Petri 4. Kertas Timbang
Bahan-bahan yang digunakan pada peneletian ini adalah : 1. TeO2
Gambar 1. Prosedur Penelitian
1. Persiapan alat dan bahan
Penelitian ini diawali dengan menyiapkan alat-alat seperti neraca digital spatula, mortar dan cawan petri, kertas timbang, amplas, Gelas Beker, UV VIS Spektrometer, serta FT-IR Spektrometer. Bahan yang digunakan meliputi TeO2, TiO2, Alkohol, dan air.
2. Fabrikasi Bahan
Proses Fabrikasi bahan untuk membuat kaca meliputi:
a. Menimbang bahan-bahan yang digunakan meliputi TeO2, dan TiO2 sesuai dengan komposisi masing-masing dengan menggunakan neraca digital.
b. Menggerus masing-masing bahan pada cawan petri sampai halus agar ukuran butirnya menjadi lebih kecil.
c. Semua bahan dicampur menjadi satu.
d. Setelah tercampur, kemudian dilebur di dalam oven dengan suhu 9000C selama 3 jam.
e. Sampel kemudian dimasukkan kedalam cetakan.
f. Sampel yang sudah jadi di anealing pada suhu 3000C selama 6 jam g. Sampel kemudian dipoles dengan menggunakan amplas dibawah aliran
3. Karakterisasi Sampel
Pada sampel yang telah di fabrikasi dilakukan beberapa karakterisasi untuk menentukan sifat dari sampel yang telah dibuat , antara lain :
a. Dilakukan pengujian Absorbsivitas dengan menggunakan UV-VIS Spektrometer dan FT-IR pada kaca TeO2 dan kaca TeO2-TiO2 yang divariasikan besar konsentrasi dari TiO2
b. Dilakukan pengujian indek bias dengan Brustel Angel
c. Dilakukan pengujian massa jenis kaca dengan menggunakan Hukum Archimedes yaitu dengan mennggunakan piknometer, air dan neraca digital.
d. Dilakukan pengujian Water Contact Angle pada permukaan kaca dengan mengguanakan metode pembuatan kaca berbentuk silinder berongga yang kemudian dimasukkan air kedalamnya dan dilihat bagaimana bentuk dari permukaan paling atas dari air tersebut. Kemudian disinari kaca tersebut dengan menggunakan sumber cahaya untuk memperbesar bayangan dari sudut kontaknya. Dan diukur dengan menggunakan persamaan penentuan sudut.
4. Analisa dan Pembahasan
Menganalisa besarnya absrobsivitas, indeks bias, massa jenis, dan besarnya water contact angle yang didapatkan dari kaca TeO2 dan kaca TeO2 yang telah diberi tambahan TiO2 dan dibandingkan bagaimanakah perbedaan serta bagaimanakah perbandingan hasilnya dengan literatur yang ada.
5. Kesimpulan
BAB 4
BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
4.1 Anggaran Biaya
Tabel 4. Ringkasan Anggaran Biaya
No Jenis Pengeluaran Biaya (Rp)
1 Peralatan penunjang penelitian dan analisis Rp 850.000,00
2 Bahan habis pakai Rp 3.610.000,00
DAFTAR PUSTAKA
El-Mallawany, R. 2002. Tellurite Glasses Handbook: Physics Properties and Data. CRC Press: USA. pp.376.
Keenan. 1980. Kimia Untuk Universitas Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Lin, F.; Zhang, Y; Xi, J; Zhu, Y; Wang, N; Xia, F; Jiang, L (2008). "Petal Effect: Two major examples of the Cassie–Baxter model are the "Petal Effect" and Lotus Effect". A superhydrophobic state with high adhesive force". Langmuir 24 (8): 4114–4119
Morra, M. 2001. Water in Biomaterials Surface Science. England : John Wily and Sons Ltd
Murawski. 1978. Electrical Properties of Semiconducting Oxide Glasses. USA : University of California.
Shelby, J.E. Introduction to Glass Science and Technology 2nd Edition. United Kingdom : Royal Society of Chemistry
Raju, K.V., Raju, C.N., Sailaja, S., Reddy, B.S. 2013. Judde-Ofelt Analysis and Photoluminescence Properties of RE3+ (RE=Er&Nd): Cadmium Lithium Boro Tellurite Glasses. Solid State Sciences. Elsevier. No. 15: 102-109.
Lampiran Biodata Dosen Pembimbing
Latar Belakang Pendidikan
Tahun
Lulus
Program Pendidikan (diploma, sarjana,
magister, spesialis, dan doktor) Perguruan Tinggi
Jurusan/
Program Studi
1996 Sarjana Universitas
Diponegoro
Pengalaman Kerja Dalam Penelitian dan Pengalaman Profesional
1). Tahun 2007 melakukan penelitian mengenai Desain dan fabrikasi .Zirconium Fluorophosphate untuk Ultra Low Loss Fiber Optics, yang didanai Menristek (Insntif Riset Terapan) sebagai Ketua.
1 Nama : Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D
2 Tempat Tanggal Lahir : Demak, 8 Mei 1968
3 Alamat Kantor : Jurusan Fisika FMIPA UNS
2). Tahun 2007 melakukan penelitian mengenai Desain dan Fabrikasi Planar Waveguide Optimal Amplifiers gelombang 1.3 μm dengan metode pertukaran ion, yang didanai DIKTI (Hibah Bersaing) sebagai Ketua.
3) Tahun 2008 melakukan penelitian mengenai Pembuatan Prototipe Hybrid Solar Lighting (HSL) dengan Model Makro Waveguide yang Difabrikasi dari Bahan Komposit Sampah Botol Air Mineral, yang didanai oleh DIPA UNS sebagai Ketua.
4). Tahun 2009-2010 melakukan penelitian mengenai Perancangan dan Pembuatan Fiber Optik dari Paduan Bahan Glass-Polimer (Sampah Plastik) untuk Hybrid Solar Lighting, yang didanai oleh DIKTI (Hibah Bersaing) Sebagai Ketua.
5). Tahun 2009 melakukan penelitian mengenai Desain sensor serat optic dari kabel serat optic Telkom dengan potensi aplikasi untuk memantu posisi dan kecepatan kereta api, yang didanai oleh DIKTI (Stranas) sebagai Anggota.
6). Tahun 2010-2011 melakukan penelitian mengenai Rancang Bangun Kompor Surya (Optik) Indoor Skala Rumah tangga dengan Pengumpul surya datar untuk Menunjang Program Desa mandiri Energi yang didanai Menristek (Insntif Riset Terapan) sebagai Ketua.
Pengalaman Profesional dan Pengabdian kepada Masyarakat
1) Penyusunan Kurikulum Pendidikan Profesi Bidang Fiber Optik tahun 2009 2) Sosialisasi HKI untuk para Kepala Kantor/Dinas se Wilayah Kabupaten
Sragen tahun 2009
3) Sosialisasi HKI untuk para pelakuk UKM di kabupaten Wononogiri tahun 2010
4) Sosialisasi HKI untuk Para Guru SMA se-Kodia Surakarta tahun 2010
Publikasi di Jurnal Nasional dan Internasional:
1). Analisis Sifat Listrik dan Sifat Magnet Lapisan Tipis Ni80Fe20 Hasil Deposisi DC Sputtering Sebagai Sensor Magnet,
Journal of Non-Crystalline Solid, 535(2007), p.1283-1286
3). Fluoroaluminate Glass Viscosity around Glass Transition Temperature, Media Fisika, Fisika FMIPA UNS (ISSN 1412-5676) ,Vol 9/No 1/Februari 2010
4). Kajian Karakteristik Rugi-rugi pada serat optic Polimer Karena Pembengkokan Makro,
Media Fisika,Fisika FMIPA UNS (ISSN 1412-5676)Vol 9/No 2/Mei 2010 5). Fabrikasi dan Karakterisasi Optik dari waveguide Berbahan Polimer
PMMA (Polymethyl Methacrylate),
Media Fisika,Fisika FMIPA UNS (ISSN 1412-5676)Vol 9/No 2/Mei 2010
6). Karakterisasi Optik Pandu Gelombang Datar Hasil Pertukaran Ion Ag+ dalam Leburan 40% dan 50% Mol AgNO3
Media Fisika,Fisika FMIPA UNS (ISSN 1412-5676)Vol 9/No 2/Mei 2010
7). Pengukuran sebaran Ketebalan Lapisan Tipis Hasil Spin Coating dengan Metode Interferometrik,
Media Fisika,Fisika FMIPA UNS (ISSN 1412-5676)Vol 9/No 2/Mei 2010
Publikasi di Seminar Nasional dan Internasional:
1) Kajian Awal Karakteristik Rugi-rugi Fiber Optik PT Telkom Bermode Tunggal Terlilit yang Diarahkan untuk sensor Bobot/Tekanan
Seminar Nasional Fotonika, Jurusan Teknik Fisika ITS, 2008
2) Visualisasi Perambatan Cahaya dalam Fiber Optik dengan Metode Zooming: Demo/Experimen Sederhana dan Murah untuk Membantu Mahasiswa Memahami Dasar-dasar Fisika Fiber Optik
Seminar Nasional Fotonika, Jurusan Teknik Fisika ITS, 2008
3) Rugi-Rugi Serat Optik Polimer Akibat Perubahan Bentuk benkokan dari Lingkaran ke Elip
Seminar Fisika dan Aplikasinya 2009, Seminar Nasional Fisika di Jurusan Fisika FMIPA ITS
4) Desain sensor serat optic dari kabel serat optic Telkom dengan potensi aplikasi untuk memantu posisi dan kecepatan kereta api
Seminar Hasil Penelitian Hibah Strategi nasional dan hibah Potensi Pendidikan tahun 2009
5) Evaluation of the Kinetics of Crystallization in Aluminium Fluoride Glass Using Isothermal DSC Method
6) Comparative study of Ag–Na and K-Na Ion Exchanged Soda Lime Glass Planar Waveguides
Seminar Nasional Fisika,Himpunan Fisika Indonesia, UNDIP 2010
7) Rugi-rugi serat Optik Bermode Tunggal dan Jamak dengan Indeks Bias Undakan Akibat Pelilitan pada Silinder Secara Malar
Seminar Nasional Fisika 2010, Universitas Negeri Semarang 2010
8) Fabrikasi dan Karakterisasi Indeks Bias Pandu Gelombang Datar Hasil Pertukaran Ion Ag+ dengan Na+
Seminar Nasional Fisika 2010, Universitas Negeri Semarang 2010
9) Evaluation of the Kinetics of Crystallization in Aluminum Fluoride Glass Using Isothermal DSC Method
The 4thAsian Physics Symposium (APS 2010), ITB Bandung,
10)Karakterisasi Moda Gelombang Medan Listrik (TE) pada Pandu Gelombang Datar Hasil Pertukaran Ion Ag+ -Na- dengan Teknik M-Line
Seminar Nasional sains dan Pendidikan Sains 2010, Universitas Muhammadiyah Purworejo
11)Pemantulan Internal Berulang pada Macro light Waveguide Berbentuk Segitiga
Seminar Nasional sains dan Pendidikan Sains 2010, Universitas Muhammadiyah Purworejo
12)Desain Sensor Pergeseran Mikro dengan Serat Optik Polimer Transm,itter dan Receiver dalam Posisi Sejajar Berhadapan
Seminar Nasional sains dan Pendidikan Sains 2010, Universitas Muhammadiyah Purworejo
13)Karakterisasi Sifat Optik dan Thermal Bahan Plastik Untuk Fiber Optik Seminar Nasional sains dan Pendidikan Sains 2010, Universitas
Muhammadiyah Purworejo
14)Rancang bangun Alat Ukur Intensitas Cahaya Berbasis Komputer Seminar Nasional sains dan Pendidikan Sains 2010, Universitas Muhammadiyah Purworejo
15)Emission Spectra of Nd3+-Tm3+ Co-doped Aluminum Fluoride Glass
5th Kentingan Physics Forum, International Conference on Physics and Its Applications, Physics Department, UNS. 2010
16)Fabrikasi dan karakterisasi Indek Bias Pandu gelombang Datar Hasil pertukaran Ion Ag+ dengan Na+
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
1. Peralatan Penunjang Penelitian dan Analisis No Nama Barang Kebutuh
an
Sub Total Rp 850.000,00 2. Bahan Habis Pakai
1 TeO2 500 gram Rp 2.220,00 Beli Rp 1.110.000,00
2 TiO2 500 gram Rp 2.000,00 Beli Rp 1.000.000,00
3 Na2O 500 gram Rp 3.000,00 Beli Rp 1.500.000,00
Sub Total Rp 3.610.000,00 3. Perjalanan
1 Pembelian Alat dan Bahan
3 orang Rp 30.000,00 Beli Rp 90.000,00
4. Lain-lain
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas
No Nama/NIM Program
/M0212025 Fisika Eksak/IPA 20 jam
Seluruh Penelitian
2 Ratna Mayasari
/M0213074 Fisika Eksak/IPA 15 jam
