Pengujian Karakteristik Komposit Polimer-Karbon Sebagai Bahan
Sensor Gas
Budi Gunawan1,2, Muchammad Rivai1, Hendro Juwono3 1 Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya, Indonesia
2 Jurusan Teknik Elektro UMK, Kudus, Indonesia 3 Jurusan Kimia FMIPA ITS, Surabaya, Indonesia
Abstrak
Polimer adalah sebuah molekul panjang yang mengandung rantai-rantai atom yang dipadukan melalui ikatan kovalen yang terbentuk melalui proses polimerisasi. Pada umumnya polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non-konduktif atau isolator. Kemajuan dalam riset polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat konduktif maupun semikonduktif. Salah satu cara untuk membuat polimer menjadi konduktif adalah dengan menambahkan karbon aktif sebagai dopping sehingga terbentuk bahan komposit polimer-karbon. Komposit polimer-karbon yang terbentuk mempunyai karakteristik resistansi yang berubah apabila terkena gas karena mampu mengikat molekul-molekul gas yang dideteksinya sehingga mempengaruhi sifat konduktifitasnya. Karena sifat inilah komposit polimer bisa dijadikan sebagai bahan sensor gas. Sifat konduktifitas dari komposit polimer-karbon ini dipengaruhi oleh dari beberapa faktor, yaitu; jenis gas yang dideteksi, volume gas, suhu dan kelembaban.
Untuk mengetahui karakteristik resistansi dari komposit polimer-karbon, telah dibuat sensor polimer dari 6 jenis bahan, yaitu; PEG6000, PEG20M, PEG200, PEG1540, Silikon dan Squelene untuk diuji karakteristik resistansinya. Sensor komposite polimer yang telah dibuat akan diuji dengan beberapa jenis gas, yaitu; Aseton, Aseton Nitril, Benzena, Etanol, Metanol, Etil Aseton, Kloroform, n-Hexan dan Toluena. Pengujian ini meliputi selektifitas (pengaruh jenis gas), sensitifitas (pengaruh volume gas), pengaruh suhu dan pengaruh kelembaban. Metode yang akan digunakan untuk mengolah data hasil pengujian adalah correspondence analysis untuk melihat korelasi antara polimer dan gas.
Kata kunci: komposit polimer-karbon, selektifitas, sensitifitas, correspondence analysis, regresi
1. Pendahuluan
Salah satu pengembangan bahan polimer pada saat ini adalah komposit polimer-karbon. Komposit polimer-karbon merupakan bahan polimer yang didoping dengan bahan karbon aktif sehingga polimer tersebut bisa bersifat konduktor. Karena sifat konduktor inilah menjadikan komposit polimer-karbon suatu zat yang berbeda dengan polimer pada umumnya dan bisa digunakan sebagai sensor gas dengan perubahan resistansinya apabila terkena gas. [1]
Komposit polimer-karbon yang dipakai sebagai bahan sensor ini mempunyai karakteristik konduktifitas yang berbeda-beda tergantung dari jenis polimer yang dipakai. Karakteristik konduktifitas dari komposit polimer-karbon ini terdiri dari karakteristik sensitifitas dan selektifitas. Karakteristik sensitifitas adalah sifat konduktifitas dari komposit polimer-karbon dalam pengaruhnya terhadap volume gas yang dideteksinya, sedangkan karakteristik selektifitas adalah sifat konduktifitas dari komposit polimer-karbon dalam pengaruhnya terhadap jenis gas yang dideteksinya. [2]
Untuk mengetahui karakteristik resistansi dari komposit polimer-karbon, dalam penelitian ini telah dibuat sensor polimer yang dapat digunakan sebagai sensor gas. Sensor polimer yang akan dibuat terdiri dari 6 jenis, yaitu; Poli Etelin Glikol (PEG) 6000, PEG 1540, PEG 20M, PEG 200, silikon, dan squalane. Sebagai sample gas digunakan 9 jenis gas, yaitu; aseton, aseton nitril, benzena, etanol, metanol, etil aseton, kloroform, n-hexan dan toluena. Pengujian yang telah dilakukan adalah menguji nilai resistansi dari komposit polimer-karbon dalam pengaruhnya terhadap jenis gas yang dideteksi (karakteristik selektifitas), volume gas yang diinjeksikan (karakteristik sensitifitas) dan pengaruh kondisi lingkungan yaitu suhu dan kelembaban.
2. Teori
Polimer merupakan senyawa-senyawa yang tersusun dari molekul sangat besar yang terbentuk oleh penggabungan berulang dari banyak molekul kecil. [3] Molekul yang kecil disebut monomer, dapat terdiri dari satu jenis maupun beberapa jenis. Polimer adalah sebuah molekul panjang yang mengandung rantai-rantai atom yang dipadukan melalui ikatan kovalen yang terbentuk melalui proses polimerisasi dimana molekul monomer bereaksi bersama-sama secara kimiawi untuk membentuk suatu rantai linier atau jaringan tiga dimensi dari rantai polimer. Polimer didefinisikan sebagai makromolekul yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana yang setara dengan monomer, yaitu bahan pembuat polimer. [4] Akibatnya, molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang sangat besar. Hal inilah yang menyebabkan polimer memperlihatkan sifat sangat berbeda dari molekul-molekul biasa meskipun susunan molekul-molekulnya sama.
Pada umumnya polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non-konduktif atau isolator. Kemajuan dalam riset polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat konduktif maupun semikonduktif. Pemakaian polimer sebagai bahan sensor dipilih jenis polimer yang bersifat konduktif agar memenuhi sejumlah kriteria yang dituntut oleh suatu sensor. Salah satunya adalah bahwa polimer itu harus mampu mengikat molekul-molekul yang dideteksinya sehingga mempengaruhi sifat konduktifitasnya. [5]
Bahan komposit diartikan sebagai gabungan dari 2 material atau lebih yang berbeda sifatnya dan akan membentuk sifat fisis yang baru. Komposit polimer-karbon terbentuk dari gabungan polimer dengan karbon yang membentuk sebuah material yang mempunyai sifat yang baru yaitu mempunyai resistansi tertentu dan nilai resistansinya berubah apabila terkena gas.
Tidak semua polimer dapat menjadi konduktif. Hanya polimer terkonjugasi (ikatan pada rantai berupa ikatan tunggal dan rangkap yang berposisi berselang-seling) yang bisa menjadi konduktor. Peranan atom atau molekul doping adalah menghasilkan cacat dalam rantai polimer tersebut (cacat struktur). Cacat inilah yang berperan dalam penghantaran listrik. Cacat dapat bermuatan positif, negative, atau netral. Secara fisika kuantum, cacat berperilaku seolah-olah sebagai partikel. Cacat dapat berpindah sepanjang rantai, sehingga menimbulkan aliran muatan. Elektron atau hole juga dapat meloncat dari satu posisi cacat ke posisi cacat yang lain (cacat tidak berpindah), sehingga timbul pula aliran listrik. [6]
Sensor komposit polimer-karbon dibuat dari campuran polimer dengan karbon aktif. Sensor komposit polimer-karbon mampu merespon rangsangan yang berasal dari berbagai senyawa kimia atau reaksi kimia. Saat campuran dipapar dengan uap bahan kimia, maka uap bahan kimia akan mengenai permukaan polimer dan berdifusi ke campuran bahan polimer dengan karbon dan menyebabkan ukuran permukaan polimer bertambah luas karena adanya efek ‘swelling’. [7]
Penggunaan komposit polimer-karbon sebagai sensor gas, akan mengalami efek yang disebut ‘swelling’ atau efek mengembang jika terkena gas. Efek ‘swelling’ atau mengembang ini sebanding lurus dengan konsentrasi gas yang dideteksi. Dengan efek mengembang ini memungkinkan perubahan luas permukaan komposit polimer-karbon jika terkena gas. Ilustrasi gambar efek ‘swelling’ pada polimer diperlihatkan seperti pada gambar 1;
(a) (b) Gambar 1 Efek ‘swelling’ pada polimer; (a) sebelum mengembang, (b) sesudah mengembang
Perubahan luas permukaan ini mempengaruhi perubahan resistansi dari polimer sehingga dengan perubahan resistansi ini bisa mempengaruhi juga nilai konduktivitas polimer yang merupakan kebalikan dari resitivitasnya. Dengan perubahan resistansi ini bisa dipakai sebagai keluaran sensor yang akan dibaca oleh instrumentasi elektronik.
3. Experimen
Metodologi penelitian yang digunakan dalam tesis ini adalah experimental yaitu dengan menguji 6 jenis komposit polimer-karbon dengan sampel penguji berupa 9 jenis gas. Faktor yang akan diuji ada 4, yaitu; pengaruh jenis gas (selektifitas), pengaruh volume gas (sensitifitas), pengaruh suhu dan pengaruh kelembaban sebagai pengaruh kondisi lingkungan.
Akuisisi data digunakan untuk membaca data hasil pengujian tiap sensor dari ruang pengujian pengujian. Pengambilan data ini dilakukan secara bersama-sama dari deret polimer yang diuji. Rangkaian akusisi data ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu; rangkaian pengkondisi sinyal (RPS), konversi analog ke digital (ADC), mikrokontroller, interface serial dan komputer. Diagram blok akuisisi data diperlihatkan pada gambar 2
Gambar 2 Blok diagram akuisisi data
Skema instrumentasi pengujian secara keseluruhan terdiri dari bagian ruang pengujian, bagian akuisisi data dan komputer. Gambar skema instrumentasi pengujian diperlihatkan pada gambar 3;
Gambar 3 Skema instrumentasi pengujian
Sensor komposit polimer-karbon yang akan diuji ditempatkan didalam ruang pengujian secara berderet. Ruang pengujian dihubungkan dengan tabung penetralyang berupa silica gel yang berfungsi sebagai pengering dan pembersih sisa-sisa gas yang menempel pada sensor sebelum dialirkan gas penguji yang lain. Sebagai masukan gas penguji, ruang pengujian diberi jalan masuk untuk menginjeksikan gas penguji ke dalam ruang pengujian. Untuk memberi pengaruh kondisi lingkungan pada ruang pengujian, dihubungkan dengan ruang pengujian kedua yang berfungsi untuk menghembuskan udara dengan temperatur dan kelembaban tertentu. Ruang pengujian kedua berupa ruang pengujian kosong yang bisa dikondisikan untuk diberi udara panas atauudara lembab. Untuk pembacaan hasil resistansi sensor, ruang pengujian pengujian dihubungkan dengan rangkaian akuisisi data. Sinyal hasil pengujian masing-masing sensor kemudian dibaca oleh rangkaian akuisisi data yang kemudian diteruskan ke komputer melalui komunikasi serial RS 232 untuk ditampilkan sekaligus disimpan datanya.
4. Hasil & Pembahasan
4.1. Pengujian terhadap jenis gas (selektifitas)
Pada pengujian selektifitas, sensor polimer diuji dengan beberapa jenis gas yaitu; aseton, aseton nitril, benzena, etanol, etil aseton, kloroform, metanol, n-hexane, dan toluena dengan volume injeksi yang sama dan pada suhu serta kelembaban yang sama. Data rata-rata hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 1;
Tabel 1. Data rata-rata resistansi polimer terhadap injeksi beberapa jenis gas
PEG6000 (Ohm) PEG20M (Ohm) PEG200 (Ohm) PEG1540 (Ohm) SILICON (Ohm) SQUELENE (Ohm) Aseton 319 397 5245 4887 2468 4499 AsetonNitril 421 648 6170 5971 5231 6218 Benzena 319 547 5403 2719 4762 5022 Kloroform 357 572 6462 3034 5084 6569 Etanol 338 548 5635 2278 5078 6176 EtilAseton 357 472 7270 5152 3373 2974 Metanol 357 463 5536 2766 4157 4392 nHexane 317 423 4104 2436 4161 4585 Toluena 337 443 5336 2590 4462 6035
Untuk melihat korelasi antara polimer dengan gas sampel dilakukan pengolahan data dengan correspondence analysis menggunakan R program, hasil mapping correspondence análysis ditunjukkan pada gambar 4;
Gambar 4 Mapping CA selektifitas polimer
Analisa :
Pada gambar Mapping CA diatas, saat sensor polimer diinjeksi dengan gas sampel, dapat dilihat bahwa PEG6000 dengan PEG20M dan Silicon dengan Squelene memiliki kemiripan. Sedangkan PEG1540 dan PEG200 masing-masing memiliki reaksi yang berbeda dan tidak saling berhubungan. Dari 9 gas terkelompokkan menjadi tiga bagian berdasarkan posisi kedekatan antar gas. Kelompok pertama terdiri dari aseton, dan aseton nitril. Kelompok kedua terdiri dari metanol, benzena, etanol, kloroform, toluena dan n-hexane. Kelompok ketiga terdiri dari satu jenis gas etil aseton.
Dari mapping CA diatas terlihat bagaimana setiap gas berhubungan dengan setiap polimer. Dari ketiga kelompok gas tersebut ada beberapa jenis polimer yang mempunyai jarak yang dekat untuk masing-masing kelompok. Untuk kelompok gas pertama (aseton dan aseton nitril) polimer yang paling dekat adalah PEG1540. Kelompok gas kedua (metanol, benzena, etanol, kloroform, toluena dan
n-hexane) jenis polimer yang dekat adalah PEG6000, PEG20M, PEG200, squelene dan Silicon. Kelompok ketiga (etil aseton) ada dua polimer yang mempunyai jarak kedekatan yang sama yaitu; PEG1540 dan PEG200. Kedekatan jarak ini menunjukkan kemampuan deteksi polimer yang lebih baik untuk jenis gas yang jaraknya dekat dengan polimer tersebut.
4.2. Pengujian terhadap volume gas (sensitifitas)
Pada pengujian sensitivitas, sensor polimer diuji dengan beberapa jenis gas dengan volume injeksi yang berbeda pada suhu dan kelembaban yang sama. Untuk melihat perubahan resistansi polimer terhadap injeksi gas, dibuat ploting grafik dan persamaannya. Grafik resistansi sensor polimer terhadap injeksi tiap gas diperlihatkan pada gambar 5 sampai gambar 13;
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi aseton
y = -58.25x2 + 385.95x - 3.25 y = 31.167x3 - 282x2 + 839.83x - 211 y = 124.67x3 - 1208.5x2 + 4072.8x + 2080 y = 268.33x3 - 2338x2 + 6869.7x + 1106 y = 154.17x3 - 1349.5x2 + 3818.3x + 2388 y = 268.17x3 - 2376.5x2 + 6802.3x - 2226 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000
R rata2 awal R rata2 10m l R rata2 20m l R rata2 25m l
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi aseton nitril
y = 74.833x3 - 674.5x2 + 1966.7x - 1048 y = 63.5x3 - 558.5x2 + 1574x - 701 y = 1745.2x3 - 15260x2 + 43656x - 25072 y = 370.17x3 - 3186x2 + 9191.8x - 470 y = 225.67x3 - 2013x2 + 5843.3x + 955 y = 352.67x3 - 3108x2 + 8849.3x - 3626 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000
R rata2 awal R rata2 10m l R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb. 5 Grafik polimer terhadap injeksi aseton Gb. 6 Grafik polimer terhadap injeksi aseton nitril
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi benzena
y = 216.17x3 - 1891.5x2 + 5295.3x - 3301 y = -72.667x3 + 442.5x2 - 357.83x + 366 y = 2742.8x3 - 24661x2 + 71981x - 44994 y = 118x3 - 843x2 + 2106x + 4525 y = 93.833x3 - 835x2 + 2554.2x + 3198 y = 276.33x3 - 2512x2 + 7384.7x - 2681 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000
R rata2 awal R rata2 10m l R rata2 20m l R rata2 25m l
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi etanol
y = 194.33x3 - 1742.5x2 + 5020.2x - 3153 y = 86.5x3 - 782x2 + 2297.5x - 1224 y = 2583x3 - 23635x2 + 69939x - 43818 y = -45.333x3 + 403.5x2 - 836.17x + 6384 y = 215.33x3 - 1877.5x2 + 5356.2x + 1317 y = 373.5x3 - 3318x2 + 9536.5x - 4124 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000
R rata2 awal R rata2 10m l R rata2 20ml R rata2 25m l
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi etil aseton y = 194.33x3 - 1742.5x2 + 5020.2x - 3153 y = 86.5x3 - 782x2 + 2297.5x - 1224 y = 2583x3 - 23635x2 + 69939x - 43818 y = -45.333x3 + 403.5x2 - 836.17x + 6384 y = 215.33x3 - 1877.5x2 + 5356.2x + 1317 y = 373.5x3 - 3318x2 + 9536.5x - 4124 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi cloroform
y = 201.33x3 - 1782.5x2 + 5091.2x - 3191 y = 90.667x3 - 812x2 + 2339.3x - 1240 y = 437.83x3 - 4978x2 + 21608x - 11999 y = -4.8333x3 + 10x2 + 116.83x + 5784 y = 169.17x3 - 1539x2 + 4658.8x + 1722 y = 289.83x3 - 2635.5x2 + 7745.7x - 2932 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000
R rata2 awal R rata2 10m l R rata2 20ml R rata2 25m l
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb.9 Grafik polimer terhadap injeksi etil asetat Gb. 10 Grafik polimer terhadap injeksi kloroform
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi metanol
y = 194.67x3 - 1738x2 + 5004.3x - 3142 y = 73.333x3 - 721.5x2 + 2489.2x - 1463 y = 182.17x3 - 3646x2 + 22008x - 13475 y = 70x3 - 518.5x2 + 1271.5x + 5083 y = 170x3 - 1521x2 + 4416x + 1946 y = 358.33x3 - 3253.5x2 + 9573.2x - 4210 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi n-hexane
y = 175.17x3 - 1601.5x2 + 4731.3x - 2986 y = 115.5x3 - 1048.5x2 + 3095x - 1784 y = 2350.3x3 - 21950x2 + 67550x - 42881 y = -109x3 + 820.5x2 - 1548.5x + 6743 y = 192.33x3 - 1523.5x2 + 4320.2x + 2022 y = 415.83x3 - 3782.5x2 + 11102x - 5267 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000
R rata2 awal R rata2 10m l R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb.11 Grafik polimer terhadap injeksi metanol Gb.12 Grafik polimer terhadap injeksi n-hexane
Grafik dan persamaan garis 6 polimer thd injeksi toluena
y = 186.33x3 - 1683x2 + 4903.7x - 3088 y = 199.67x3 - 1802x2 + 5326.3x - 3346 y = 2586.2x3 - 23963x2 + 72294x - 45848 y = 40.333x3 - 336x2 + 1004.7x + 5197 y = 178.67x3 - 1535x2 + 4427.3x + 1940 y = 461x3 - 4146x2 + 11976x - 5823 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000
R rata2 awal R rata2 10ml R rata2 20ml R rata2 25ml
Volume injeksi R e s is ta n s i
PEG 6000 PEG 20M PEG 200 PEG1540 Silicon Squelene
Gb.13 Grafik polimer terhadap injeksi toluena
4.3. Pengujian terhadap pengaruh suhu
Pada pengujian pengaruh suhu, sensor polimer diuji didalam ruang pengujian dengan kondisi suhu yang bervariasi. Untuk melihat prosentase kenaikan resistansi masing-masing polimer terhadap kenaikan suhu dibuat prosentase rata-rata dari selisih setiap kenaikan suhu. Data rata-rata prosentase kenaikan resistansi polimer pengaruh suhu diperlihatkan pada tabel 3;
Tabel 3. Prosentase rata-rata kenaikan resistansi polimer pengaruh suhu
Polimer Aseton AsetonNitril Benzena Kloroform Etanol EtilAseton Metanol nHexane Toluena %rata2
PEG6000 11% 14% 4% 4% 5% 4% 5% 7% 4% 6% PEG20M 7% 27% 24% 0% 3% 2% 0% 1% 3% 22% PEG200 14% 31% 21% 16% 23% 22% 17% 17% 10% 19% PEG1540 18% 31% 37% 31% 28% 36% 12% 35% 31% 29% SILICON 0% 3% 3% 3% 4% 2% 2% 5% 3% 3% SQUELENE 5% 2% 12% 4% 1% 2% 1% 7% 8% 5%
Dari data rata-rata prosentase kenaikan polimer pengaruh suhu dapat dilihat secara umum semua polimer mengalami kenaikan resistansi karena pengaruh kenaikan suhu lingkungan. Dari semua jenis polimer, rata-rata kenaikan terbesar adalah polimer PEG1540 dan terkecil adalah silikon. Sedangkan urutan kenaikan terbesar sampai terkecil adalah; PEG1540, PEG20M, PEG200, PEG6000, squelene dan silikon. Grafik prosentase kenaikan resistansi ke-6 polimer karena pengaruh suhu pada injeksi setiap gas ditunjukkan pada gambar 14;
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
Aseton AsetonNitril Benzena Kloroform Etanol EtilAseton Metanol nHexane Toluena
PEG6000 PEG20M PEG200 PEG1540 SILICON SQUELENE
Gb.14 Grafik prosentase kenaikan resistansi polimer terhadap perubahan suhu pada injeksi tiap gas
4.3. Pengujian terhadap pengaruh kelembaban
Pada pengujian pengaruh kelambaban, sensor polimer diuji didalam ruang pengujian dengan kondisi kelembaban yang bervariasi. Untuk melihat prosentase kenaikan resistansi masing-masing polimer terhadap kenaikan kelembaban dibuat prosentase rata-rata dari selisih setiap kenaikan kelembaban. Data rata-rata prosentase kenaikan resistansi polimer pengaruh suhu diperlihatkan pada tabel 4;
Tabel 4. Prosentase rata-rata kenaikan resistansi polimer pengaruh kelembaban
Polimer Aseton AsetonNitril Benzena Kloroform Etanol EtilAseton Metanol nHexane Toluena %rata2
PEG6000 0,40% 6,60% 4,11% 0,70% 5,87% 3,29% 3,51% 5,17% 6,36% 4,00% PEG20M 7,70% 11,26% 7,86% 3,90% 6,62% 3,01% 4,24% 4,72% 2,14% 5,72% PEG200 1,96% 13,03% 12,22% 1,68% 5,56% 11,87% 7,96% 1,40% 0,00% 6,19% PEG1540 12,05% 12,93% 32,30% 28,59% 40,46% 9,26% 31,46% 39,11% 42,91% 27,67% SILICON 14,57% 5,73% 1,73% 1,64% 1,44% 4,63% 1,66% 1,61% 0,23% 3,69% SQUELENE 4,46% 6,12% 1,22% 3,80% 5,77% 4,32% 1,71% 16,84% 7,15% 5,71%
Dari data rata-rata prosentase kenaikan polimer pengaruh kelembaban dapat dilihat secara umum semua polimer mengalami kenaikan resistansi karena pengaruh kenaikan kelembaban lingkungan. Dari semua jenis polimer, rata-rata kenaikan terbesar adalah polimer PEG1540 dan terkecil adalah silikon. Sedangkan urutan kenaikan terbesar sampai terkecil adalah; PEG1540, PEG200, PEG20M, squelene,
PEG6000, dan silikon. Grafik prosentase kenaikan resistansi polimer karena pengaruh kelembaban pada injeksi setiap gas ditunjukkan pada gambar 15;
0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 25.00% 30.00% 35.00% 40.00% 45.00% 50.00%
Aseton AsetonNitril Benzena Kloroform Etanol EtilAseton Metanol nHexane Toluena
PEG6000 PEG20M PEG200 PEG1540 SILICON SQUELENE
Gb.15 Grafik prosentase kenaikan resistansi polimer terhadap perubahan kelembaban pada injeksi tiap gas
5. Kesimpulan
Dari hasil pengujian sensor polimer terhadap 4 faktor, dapat disimpulkan:
1. Bahan PEG6000, PEG20M, PEG200, PEG1540, silicon dan squelene bisa dibuat menjadi sensor gas dengan memberi additif karbon aktif menjadi komposite polimer-karbon.
2. Sensor komposit polimer karbon yang dibuat mendeteksi gas dengan perubahan nilai resistansi apabila terkena gas.
3. Sensor komposit polimer-karbon mempunyai resistansi yang berbeda-beda tergantung dari jenis bahan polimernya.
4. Pada mapping CA beberapa polimer meunjukkan kesamaan reaksi saat diuji dengan beberapa gas sampel. Dari mapping CA juga terlihat korelasi antara polimer dengan jenis gas yang menunjukkan semakin dekat posisi antara polimer dengan gas semakin baik pendeteksian polimer terhadap gas tersebut.
5. Resistansi sensor akan naik sebanding dengan kenaikan volume injeksi, kenaikan suhu dan kelembaban dengan persamaan garis polinomial orde 2 dan orde 3 dan sebagian linier
Daftar Pustaka
[1] Jiri Janata And Mira Josowicz (2002), Conducting Polymers In Electronic Chemical Sensors. [2] Hua Bai and Gaoquan Shi (2006), Gas Sensors Based on Conducting Polymers.
[3] Atkins, P. W. (1990), Physical Chemistry. 4th ed. New York: W.H. Freeman. [4] Elias, H.-G. (1987), Mega Molecules. Berlin: Springer-Verlag
[5] Department Of Chemical Engineering Brigham Young University (2006), Modeling And Data
Analysis Of Conductive Polymer Composite Sensors.
[6] Frank Zee and Jack Judy (1999), Mems Chemical Gas Sensor Using A Polymer-Based Array, Published at Transducers ’99 - The 10th International Conference on Solid-State ensors and Actuators on June 7-10, Sendai, Japan
[7] Kohlman, R. S. and Epstein, Arthur J. (1998), Insulator-Metal Transistion and Inhomogeneous
Metallic State in Conducting Polymers. Skotheim, Terje A.; Elsenbaumer, Ronald L., and Reynolds,
