bab 1 pendahuluan

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada masa sekarang ini semakin banyak penelitian dilakukan untuk
mengembangkan nanoteknologi. Nanoteknologi menjadi menarik karena dapat
diterapkan dalam berbagai bidang. Salah satu nanoteknologi yang diminati dan
semakin dikembangkan adalah nanofiber. Hal tersebut dikarenakan nanofiber
memiliki sifat unik yaitu kepadatan rendah, rasio luas permukaan yang sangat
tinggi dibandingkan dengan berat/volume dan porositas tinggi dengan ukuran
pori-pori yang kecil sehingga dapat menjangkau banyak aplikasi khusus
(Nitanan et al. 2012).
Beberapa teknik atau metode yang dapat digunakan dalam pembuatan
nanofiber, yaitu drawing, template synthesis, phase separation, self assembly,
spittable biocomponent fibers dan electrospinning (Sayed, 2011). Salah satu
metode yang cukup sederhana adalah elektrospinning. Istilah “elektrospinning”
didapatkan dari “electrostatic spinning“, istilah tersebut baru banyak dipakai
pada tahun 1994 padahal ide fundamental mengenai elektrospinning sudah ada
sejak 60 tahun yang lalu (Huang et al. 2003). Tepatnya pada tahun 1934 metode
elektrospinning dipatenkan oleh Antonin Formhals yang kemudian menjadi
sebuah metode yang menarik untuk pembuatan nanofiber komposit (Lehrstuhl
dan Ii 2013). Beberapa seri paten telah diterbitkan oleh Antonim Formhals
periode tahun 1934-1944 yang mendeskripsikan peralatan eksperimen untuk
memproduksi filamen polimer dengan menggunakan gaya elektrostatik. Pada
masa sekarang diyakini sekitar seratus polimer yang berbeda telah berhasil
dielektrospinning menjadi ultrafine fiber menggunakan metode elektrospinning
(Huang et al. 2003).
Secara sederhana proses elektrospining menggunakan arus listrik tegangan
tinggi dan kemudian larutan dimuati dengan tegangan tinggi tersebut.
Kemudian apabila daya dorong mekanik dan listrik mampu mengalahkan gaya
1
2
tegangan permukaan dari larutan polimer maka terbentuk polimer jet. Polimer
jet ini bergerak ke arah kolektor. Dalam perjalanan menuju kolektor terjadi
penguapan sehingga ukuran diameter berkurang ketika mengendap di kolektor.
Elektrospinning dianggap menjanjikan karena prosesnya mudah, sederhana,
produktivitas tinggi, biaya murah dan menjangkau skala industri (Lin et al.
2010). Fiber yang dihasilkan dari metode elektrospinning memiliki morfologi
yang rapi, berdiameter kecil dan struktur jaringan yang saling terhubung (Huan
et al. 2015). Sifat-sifat tersebut membuat fiber menjadi ideal untuk bermacam
aplikasi seperti filtrasi, pakaian pelindung dan teknologi jaringan (Nitanan et al.
2012)
Pada penelitian ini dilakukan pembuatan fiber polimer dengan metode
elektrospinning. Polimer yang digunakan adalah polystyrene (PS) yang
merupakan termoplastik dengan harga murah serta banyak digunakan dalam
skala industri. Dalam aplikasi secara umum, polystyrene banyak digunakan
sebagai bahan gelas plastik, wadah makan bening, wadah kaset audio/dvd dan
lain-lain karena sifatnya yang tahan air (Nitanan et al. 2012).
Aplikasi
polystyrene yang dibuat dengan metode konvensional terbatas dalam banyak
aspek, maka dilakukan modifikasi fisika dan kimia untuk meningkatkan
kualitas aplikasi polystyrene. Elektrospinning menjadi salah satu metode yang
memiliki utilitas besar dalam meningkatkan sifat bahan polystyrene. Aplikasi
fiber polystyrene diantaranya adalah pada teknologi jaringan, filtrasi,sensor,
immobilisasi enzim dan imobilisasi katalis (Uyar dan Besenbacher 2008).
Pemahaman mendasar mengenai parameter-parameter yang mempengaruhi
morfologi polimer dalam bentuk fiber menjadi sangat penting mengingat untuk
aplikasi yang berbeda dibutuhkan morfologi yang berbeda pula. Parameterparameter yang mempengaruhi morfologi fiber yang dihasilkan dengan metode
elektrospinning yaitu parameter alat elektrospinning, parameter larutan dan
parameter ambient. Parameter alat elektrospinning meliputi tegangan yang
dipakai, jarak tip ke kolektor, dan feedrate. Parameter larutan meliputi
karakteristik pelarut, konsentrasi larutan, konduktivitas dan viskositas larutan,
molecular weight dan tegangan permukaan larutan. Parameter ambient
3
diantaranya adalah suhu dan relative humidity (RH). Masing-masing parameter
tersebut secara signifikan mempengaruhi morfologi dan struktur fiber hasil
elektrospinning. Oleh karena itu, morfologi fiber yang diinginkan dapat dicapai
dengan memperhatikan dan mengontrol parameter-parameter tersebut ( Ding B
dan Yu J, 2014).
Dalam penelitian ini diselidiki pengaruh beberapa parameter larutan
terhadap morfologi fiber polystyrene hasil elektrospinning yaitu konsentrasi
larutan polystyrene, jenis pelarut dan kombinasi antara kedua jenis pelarut.
Pelarut yang digunakan untuk membuat larutan polimer polystyrene adalah
pelarut organik dengan nilai tetapan dielektrik yang cukup besar karena
polystyrene termasuk ke dalam polimer sintestis dan tidak larut di air. Pelarut
yang digunakan pada penelitian ini adalah pelarut Dimethylformamide (DMF)
dan Tetrahydrofuran (THF).
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan, jenis pelarut dan rasio kombinasi
pelarut terhadap morfologi fiber polystyrene?
1.3 Batasan Masalah
1. Pelarut yang digunakan untuk menyelidiki pengaruh konsentrasi larutan
terhadap morfologi fiber polystyrene adalah Dimethylformamide (DMF).
2. Pelarut yang digunakan untuk menyelidiki pengaruh jenis pelarut dan ratio
kombinasi
pelarut
terhadap
morfologi
fiber
polystyrene
adalah
Dimethylformamide (DMF) dan Tetrahydrofuran (THF).
3. Proses elektrospinning dilakukan pada tegangan 15 kV, jarak tip ke kolektor
12 cm dan diameter jarum 0,5 mm, yang dilakukan selama 1 jam.
4
1.4 Tujuan Penelitian
Menentukan pengaruh konsentrasi larutan, jenis pelarut dan rasio kombinasi
pelarut terhadap morfologi fiber polystyrene yang dihasilkan dengan metode
elektrospinning.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan pengaruh
konsentrasi larutan, jenis pelarut dan rasio kombinasi pelarut yang digunakan
terhadap morfologi yang dihasilkan dengan metode elektrospinning. Selain itu
diharapkan hasil penelitian ini dapat menjadi acuan data dalam pembuatan fiber
polystyrene dengan struktur morfologi yang diinginkan guna mencapai aplikasi
yang dituju. Untuk penelitian selanjutnya semoga dapat terbantu dengan hasil
penelitian yang sudah dilakukan ini dan dapat memberikan manfaat terhadap
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.
1.6 Sistematika penulisan
Penulisan skripsi ini dibagi menjadi 6 bab yaitu : Pendahuluan, Tinjauan
Pustaka, Landasan Teori, Metode Penelitian, Hasil dan Pembahasan,
Kesimpulan dan Saran, serta dilengkapi dengan Daftar Pustaka dan Lampiran.
BAB I menjelaskan latar belakang dilakukannya penelitian tentang
pembuatan dan karakterisasi fiber polystyrene dengan metode elektrospinning
serta berisi rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, dan sistematika dalam penulisan skripsi.
BAB II berisi tinjauan pustaka yang memaparkan penelitian sebelumnya
yang telah dilakukan dan berkaitan dengan pembuatan dan karakterisasi fiber
polystyrene.
BAB III memuat dasar teori yang menjelaskan polimer, nanofiber,
polystyrene, metode elektrospinning, perbedaan morfologi fiber dan SEM
(Scanning Electron Microscopy).
BAB IV berisi metode penelitian yang terdiri dari alat-alat dan bahan yang
digunakan selama penelitian, metode analisis serta metode karakterisasi.
5
BAB V menjelaskan hasil penelitian yang telah dilakukan dan pembahasan
hasil yang diperoleh.
BAB VI berisi kesimpulan penelitian yang telah dilakukan dan berisi saran
bagi penelitian selanjutnya.
Daftar Pustaka berisi seluruh pustaka yang dirujuk oleh penulis.
Lampiran berisi data-data dan perhitungan hasil penelitian.