pengaruh konsentrasi asam perklorat terhadap sifat

Universitas Indonesia

Pengaruh Konsentrasi Asam Perklorat Terhadap Sifat Dielektrik Polianilin

Siti Fatimah, Dr. Azwar Manaf, M.Met

1. Department of Physics, University of Indonesia, Depok, Jawa Barat, 16424, Indonesia2. Department of Physics, University of Indonesia, Depok, Jawa Barat, 16424, Indonesia

E-mail :[email protected]

Abstrak

Telah dilakukan penelitian dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi doping Asam Perklorat terhadap sifat dielektrik Polianilin. Sintesis PANi konduktif dilakukan melalui serangkaian proses terdiri dari reaksi oksidatif kimiawi untuk melangsungkan proses polimerisasi selama 8 jam dengan hasil berupa PANi Emeraldin (PANi-ES). Tahapan proses sintesis PANi-ES ini diikuti dengan tahapan deprotonisasi untuk membentuk PANi basa atau PANi emeraldin-base (PANi-EB). Tahapan sintesis akhir adalah berupa tahapan untuk menimbulkan sifat konduktifitas listrik PANi melalui doping asam kuat perklorat (HClO4) dengan cara mencampurkan PANi-EB sebanyak 8 gram kedalam larutan asam perklorat dengan variasi fraksi volume 80-200 ml/l. Proses pengeringan PANi melaui metode pengeringan vakum mengambil waktu 1 minggu. Selama proses polimerisasi berlangsung dilakukan pengukuran temperatur larutan, perubahan pH dan viskositas serta ukuran rata-rata partikel PANi. Sampel yang terbuat dari PANi hasil sintesis tersebut kemudian dikarakterisasi dengan spektrofotometer FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), LCR (Inductance (L), Capacitance (C), Resistance (R)) meter , PSA (Particle Size Analyzer), dan VNA (Vector Network Analyzer) untuk mengetahui gugus fungsi, konduktivitas, ukuran partikel, dan daya serap gelombang mikro dengan rentang frekuensi tertentu (8-12 GHz). Hasil karakterisasi berdasarkan penelitian menunjukkan bahwa Polianilin (PANi) yang telah terdoping asam protonik (terprotonasi) telah menjadi polimer konduktif dan memiliki karakteristik puncak pita serapan IR pada bilangan gelombang antara 1325 cm-1 sampai 1575 cm-1. Ukuran partikel rata-rata Polianilin hasil sintesis adalah 20,7-36,24 mikrometer. Polianilin yang memiliki konduktivitas listrik tertinggi yaitu Polianilin dengan doping asam protonik HClO4 yang konsentrasinya 200 mL/L sebesar 5,2 mS/cm dan memiliki daya serapan gelombang mikro -3,45 dB pada frekuensi 10,44 GHz.

Kata kunci: Polianilin, HClO4, sifat dielektrik, konduktivitas, gelombang mikro, ukuran partikel, permitivitas.

Effect of Perchloric Acid Concentration to Dielectric Properties of Polyaniline

Abstract

Results of a study which aimed at to determine the effect of concentration of Perchloric Acid to the dielectric properties of Polyaniline are reported. In this study, conductive PANi was synthesized through a series of chemical oxidative reactions to carry out the polymerization process for 8 hours, which resulted in a PANi Emeraldin (PANi-ES). The synthesize processes of PANi-ES were followed by de-protonisation stage to form emeraldin-base PANi (PANi-EB). The final stage of conductive PANi was a protonisation stage to generate the electrical conductivity in synthesized PANi. This physical property was obtained through doping treatment by mixing between PANi-EB of 8 grams in mass and Perchloric Acid solution of 80-200 ml/l volume fractions. The drying process of conductive PANi was carried out through a vacuum drying method which required at least 1 week duration. During the polymerization process taking place, the temperature, a change in pH and viscosity as well as the mean size of the particles of solution were evaluated. The synthesized PANi were characterized by FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), LCR (Inductance (L), Capacitance (C), Resistance (R)) meter, PSA (Particle Size Analyzer), and VNA (Vector Network Analyzer) to determine the functional groups, electrical conductivity, mean particle size, and the absorption of microwaves in the specific frequency range (8-12 GHz). According to the test results, it is shown that Polyaniline (PANi) doped by protonic acid (protonated) became a conductive polymer characterized by infra-red absorption peaks at wave numbers between 1325 cm-1 and 1575 cm-1. The mean particle size of changed from each starting from 20.7 to

Pengaruh konsentrasi ..., Siti Fatimah, FMIPA UI, 2016


36.24 micrometers during polymerization. PANi which has the highest electrical conductivity (5.2 mS/cm) was obtained in polyaniline which doped by HClO4 of 200 ml/L volume fraction. It has a reflection loss value of -3,45 dB at the frequency 10,44 GHz.

Keywords: Polyaniline, HClO4, dielectric properties, conductivity, microwave absorption, particle size, electrical permittivity. Pendahuluan

Polimer sebenarnya sudah ada dan digunakan manusia sejak berabad-abad yang lalu.

Polimer-polimer yang sudah digunakan itu adalah jenis polimer alam seperti selulosa, pati,

protein, wol, dan karet. Istilah polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan dari Swedia,

Berzelius (1833). Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang

sederhana. Nama polimer diturunkan dari bahasa Yunani Poly, yang berarti “banyak” dan

mer, yang berarti “bagian”. Sedangkan industri polimer (polimer sintesis) baru dikembangkan

beberapa puluh tahun terakhir ini.

Secara umum, Polianilin bersifat isolator, namun Alan J. Heeger, Alan G. Mac

Diarmid dan Hideki Shirakawa telah mengubah pandangan ini dengan penemuan mereka

bahwa polimer, polyacetylene dapat dibuat konduktif menyerupai logam. Sejak penemuan

konduktivitas listrik pada polimer ionik, berbagai polimer ionik konduktif disiapkan untuk

berbagai macam aplikasi. Sifat yang paling menarik dari polimer konduktif adalah

konduktivitas listrik yang dapat diubah oleh oksidasi atau reduksi sederhana dan juga dengan

membawa material ke alam kontak dengan senyawa yang berbeda [1].

Polianilin (PANI) pertama kali ditemukan oleh Letheby pada tahun 1862 dan dikenal

sebagai “anilin black” dan digunakan sebagai pewarna dalam industri tekstil. Setelah

diketahui bahwa polianilin merupakan salah satu polimer konduktif, banyak penelitian yang

dilakukan untuk mengembangkannya [2]. Polianilin memiliki keunikan yaitu dapat

mengalami perubahan sifat listrik dan optik yang dapat balik (reversible) mealui reaksi

redoks dan doping-dedoping atau protonasi-deprotonasi, lebih mudah disintesis baik dengan

metode secara elektrokimia maupun secara kimiawi dibandingkan dengan polimer konduktif

lainnya, stabilitas termal lingkungan baik, dan konduktivitas listriknya cukup tinggi [3].

Pada penelitian sebelumnya, PANi yang tidak memiliki konduktivitas listrik berubah

menjadi polimer konduktif karena doping menggunakan asam protonik seperti yang

dilakukan oleh Ageng Bimantoro [3]. Nilai konduktivitas PANi meningkat secara signifikan



dengan penambahan doping asam protonik berupa asam kuat. Selanjutnya dari ketiga asam

kuat yang digunakan yaitu H2SO4, HCl, HCLO4, nilai konduktivitas listrik PANi terbesar

yaitu PANi (HCLO4) dengan nilai kondiktivitas listrik sebesar 3,6 mS/cm-1. Oleh karena itu

penulis ingin mengetahui pengaruh variasi konsentrasi doping asam kuat, dalam hal ini asam

perklorat pada karakteristik PANi. Hasil penelitian ini akan dibandingkan dengan hasil

penelitian sebelumnya.

Tinjauan Teoritis

Polimer adalah sebuah molekul panjang yang mengandung rantai rantai atom yang

dipadukan 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. 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 molekulnya sama [11].

Polimer konduktif adalah polimer yang secara intrinsik dapat menghantarkan listrik.

Sifat listrik polimer konduktif dapat diatur dengan mengontrol parameter sintesis, seperti

konsentrasi monomer, waktu polimerisasi, dan temperatur polimerisasi [2].

Polianilin (PANI) merupakan salah satu jenis polimer konduktif yang dihasilkan dari

proses polimerisasi monomer Anilin (C6H5NH2) dalam suasana asam [2]. Polianilin biasanya

disintesis melalui oksidasi monomer Anilin secara kimia atau elektrokimia. Polianilin yang

disintesis secara elektrokimia sulit untuk diproses karena kelarutannya yang rendah,

sedangkan Polianilin yang disintesis secara kimia memiliki berat molekul yang rendah, yang

berakibat pada kekuatan mekaniknya rendah [3].

Polimerisasi Anilin secara kimia memiliki beberapa kelebihan dibanding secara

elektrokimia, antara lain alat yang digunakan relatif sederhana, biaya relatif murah, dan dapat

rnenghasilkan polianilin dalam jurnlah besar. Akan tetapi polimerisasi secara kimia

membutuhkan tahapan yang panjang dan waktu yang cukup lama. Polimerisasi terjadi dalam



tiga tahap, pertama ialah tahap inisiasi. Dalam tahap ini terbagi menjadi dua bagian, yaitu

pembentukan spesies reaktif yang merupakan perubahan inisiator menjadi radikal, kemudian

reaksi antara spesies reaktif dengan monomer pertama sehingga terbentuk monomer aktif.

Tahap yang kedua ialah tahap propagasi, yaitu peningkatan jumlah monomer yang terikat.

Kemudian tahapan terakhir dari polimerisasi ialah tahap terminasi, yaitu reaksi akhir

pembentukan rantai polimer [2].

Konstanta dielektrik bahan dapat dinyatakan dengan permitivitas kompleks sebagai

berikut:

ε* = ε’ – jε” = ε0εr – jε” (2)

dimana ε' adalah permitivitas ril dan ε" adalah permitivitas imajiner.

Metode Penelitian

Gambar 3.1 menunjukkan diagram alir yang menjadi acuan kegiatan penelitian.

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian



Hasil Penelitian dan Pembahasan

Sintesis Polianilin yang dilakukan menggunakan metode polimerisasi oksidatif pada

monomer Anilin secara kimiawi. Polimerisasi oksidatif ini merupakan metode sintesis yang

paling sederhana dalam mensintesis Polianilin (PANi) yaitu dengan mereaksikan Anilin

(C6H5NH2) dan APS (Ammonium Persulfate) dalam media asam (HCl) pada suhu ruang.

Proses polimerisasi oksidatif Anilin ini dimulai dengan terbentuknya radikal dari APS

kemudian APS yang telah terbentuk radikal tersebut akan bertumbukkan dengan monomer

Anilin karena adanya pengadukan sehingga terbentuklah monomer radikal yang sangat

reaktif. Kemudian monomer-monomer radikal tersebut saling berikatan dan membentuk suatu

rantai polimer. Proses polimerisasi ini akan berhenti apabila APS telah habis sehingga tidak

ada lagi APS radikal yang akan memicu monomer radikal.

Proses polimerisasi ini terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap inisiasi, tahap propagasi, dan

tahap terminasi. Pada tahap inisiasi terjadi pembentukan radikal dari inisiator yang bereaksi

membentuk monomer yang bersifat radikal atau tidak stabil. Sedangkan pada tahap propagasi

terjadi perpanjangan rantai dan pada tahap terminasi menandakan bahwa proses polimerisasi

telah selesai. Selanjutnya dilakukan penyaringan, pencucian, dan pengeringan endapan yang

telah terbentuk dari proses polimerisasi. Endapan yang terbentuk adalah polimer Polianilin

(PANi) dalam bentuk Emeraldine Salt (ES). Pencucian atau pembilasan endapan PANi yang

terbentuk setelah tahap penyaringan, dilakukan dengan menggunakan aquades dan metanol

secara berurutan untuk melarutkan monomer Anilin yang tidak terbentuk selama proses

polimerisasi.

Kemudian, endapan Polianilin (PANi) dalam bentuk Emeraldine Salt (ES) yang

bersifat konduktif, PANi tersebut dicampurkan dengan Amonium Hidroksida (NH4OH) 0,1

M sebagai agen pereduksi (reduktan) untuk proses deprotonasi (dedoping). NH4OH tersebut

dapat melepas proton (H+) yang terdapat pada Polianilin (PANi) dalam kesetimbangan proses

doping-dedoping menjadi Polianilin tanpa doping asam protonik atau berbentuk Emeraldine

Base (EB) yang bersifat isolatif (non-konduktif).

Proses deprotonasi dinyatakan selesai ketika terjadi perubahan warna pada larutan

menjadi biru kehitaman setelah diaduk selama 15. Hasil dari proses ini adalah Polianilin

dalam bentuk basa Emeraldin atau Emeraldine Base (EB). Hal ini sesuai dengan yang

dijelaskan oleh Safriani, L., dkk. Kemudian, endapan Polianilin (PANi) yang telah terbentuk



disaring, dicuci, dan dikeringkan selama satu minggu untuk mendapatkan Polianilin dalam

wujud serbuk (powder). Pencucian (pembilasan) menggunakan Amonium Hidroksida

(NH4OH) 0,1 M dengan tujuan untuk menghilangkan residu reduktan dan produk-produk

terdekomposisi lainnya, juga untuk menghomogenkan yang terdeprotonasi menjadi bentuk

basa Emeraldin (EB). Kemudian pencucian dengan menggunakan Tetrahidrofuran (THF) 1,5

M yang bertujuan untuk menghilangkan PANi yang berantai pendek.

Serbuk (powder) Polianilin dalam bentuk basa Emeraldin (EB) dilarutkan dalam

masing-masing konsentrasi asam perklorat (HClO4) untuk proses protonasi (doping) pada

PANi. Proton-proton (H+) dari asam protonik tersebut bereaksi dengan atom Nitrogen yang

berikatan imina (-N=) pada Polianilin (EB) yang mengakibatkan terjadinya perbedaan pada

rantai polimer (kelainan pada struktur) dan mengubah bentuk struktur molekul Polianilin

berbentuk basa Emeraldin (EB) menjadi garam Emeraldin (ES) yang bersifat konduktif atau

semikonduktif (sifat listrik). Pengadukan dilakukan sampai warna larutan berubah menjadi

hijau kehitaman selama 10 jam. Kemudian endapan yang terbentuk kembali menjadi

Polianilin (PANi) dalam bentuk garam Emeraldin atau Emeraldine Salt (ES) yang homogen

dengan doping asam protonik yang bervariasi. Dilakukan penyaringan, pembilasan dengan

menggunakan aquades, dan pengeringan agar didapatkan Polianilin dalam wujud serbuk

(powder) berwarna hijau kehitaman [3].

Pengadukan saat proses polimerisasi, deprotonasi, dan protonasi mempengaruhi

banyaknya endapan PANi yang dihasilkan dan menghomogenkan PANi yang terbentuk.

Semakin lama pengadukan, molekul polimer Polianilin yang terbentuk semakin banyak

karena molekul polimer yang dihasilkan teragregasi (homogen) dan ukuran partikelnya

menjadi nano [3]. Ukuran partikel terkecil yang diperoleh dari distribusi ukuran partikel hasil

sintesis dapat diketahui dengan menggunakan PSA (Particle Size Analyzer), penulis

menggunakan PSA yang tingkat ketelitian pengukurannya hanya sampai ukuran mikro.

Parameter keberhasilan proses sintesis Polianilin (PANi) yang terdiri dari polimerisasi,

deprotonasi, dan protonasi, dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer FTIR. Kemudian,

menggunakan LCR meter untuk mengetahui nilai konduktivitas listrik yang dimiliki polimer

Polianilin (PANi) tersebut. Selanjutnya, diuji daya serap terhadap gelombang mikro material

tersebut menggunakan VNA (Vector Network Analyzer) dan dari data reflection loss tersebut

dapat diketahui sifat dielektrik Polianilin (PANi) yang telah terdoping asam protonik yang

konsentrasinya bervariasi (terprotonasi).



Gambar 4.2. pH saat polimerisasi

Pengukuran pH saat polimerisasi hanya untuk memastikan bahwa proses polimerisasi

berlangsung dalam suasana asam.

Gambar 4.3. merupakan gambar hasil karakterisasi PANI-EB dan HClO4 dari

berbagai konsentrasi menggunakan spektrofotometer FTIR.

Gambar 4.3. Hasil Karakterisasi Pani-EB dan PANi(HClO4)

Gambar 4.3. Merupakan spektrum FTIR yang menunjukkan bahwa tidak ada

perbedaan spektrum antara PANi-EB tunggal dengan PANI-HClO4 pada berbagai

konsentrasi. Terlihat pula bahwa tidak terdapat perbedaan yang signifikan dari puncak pita-

pita absorpsinya penambahan zat pendoping asam perklorat tidak menyebabkan perubahan

struktur molekul senyawa PANi.

Pada bilangan gelombang 819 cm-1 dan 989 cm-1 terdapat vibrasi bending C-H.

Kemudian, pada bilangan gelombang 1246 cm-1 dan 1305 cm-1 terdapat vibrasi stretching C-

N dari aromatik amina sekunder. Pada bilangan gelombang 1435 cm-1 menunjukkan vibrasi



gugus aromatik amonium. Pada bilangan gelombang 1477 cm-1 dan 1564 cm-1 menunjukkan

vibrasi streching C=C dari cincin quinoid dan cincin-cincin benzenoid sebagai backbone

Polianilin. Kemudian, pada bilangan gelombang 3442 cm-1 dan 3354 cm-1 menunjukkan

vibrasi stretching N-H dari amina primer dimana terdapat dua pita absorpsi yaitu pada pita

tersebut menunjukkan vibrasi stretching N-H asimetris dan vibrasi stretching N-H simetris.

Gambar 4.4. dan 4.5. Merupakan hasil pengukuran temperatur saat proses

polimerisasi dan proses doping berlangsung.

Gambar 4.4. Temperatur larutan saat polimerisasi

Gambar 4.5. Temperatur larutan saat proses doping

Temperatur PANi mengalami ketidakstabilan, padahal seharusnya temperatur PANi

saat proses polimerisasi relatif naik dari suhu ruang sampai sekitar 40oC. Ketidakstabilan

tersebut terjadi karena proses polimerisasi yang dilakukan tidak dalam kondisi inert, sehingga

mendapat pengaruh dari suhu lingkungan.

Saat proses doping dengan Asam Perklorat terlihat bahwa temperatur cenderung

menurun, padahal seharusnya konstan. Karena pada proses doping sudah tidak terjadi proses

polimerisasi dimana keadaan partikel sudah stabil sehingga tidak menyebabkan kenaikan atau

penurunan temperatur. Namun, ketidakstabilan temperatur itu terjadi karena pengaruh dari

temperatur lingkungan.



Tidak semua polimer dapat menjadi konduktif atau semikonduktif. Hanya polimer

terkonjugasi (ikatan pada rantai berupa ikatan tunggal dan rangkap yang berposisi berselang-

seling) yang dapat menjadi konduktif atau semikonduktif, seperti halnya pada Polianilin.

Melalui pemberian doping asam protonik (protonasi) pada Polianilin, dapat membuat polimer

tersebut menjadi polimer konduktif. Proses protonasi berkaitan erat dengan banyaknya proton

(H+) yang terdapat pada asam protonik yang digunakan. Proses protonasi pada Polianilin

yang terjadi merupakan proses penarikan proton (H+) yang terdapat dalam asam protonik

dimana proton-proton (H+) tertarik oleh pasangan elektron bebas dari atom Nitrogen yang

berikatan imina (-N=) dengan cincin Quinoid dalam bentuk struktur Polianilin basa

Emeraldin (EB), sementara jumlah elektron pada rantai polimer tetap. Sehingga terjadi

perubahan ikatan pada polimer Polianilin yang telah terdoping tersebut, ikatan imina (-N=)

menjadi amina (-NH-) dan cincin Quinoid menjadi Benzenoid sehingga terjadi perubahan

bentuk struktur Polianilin, yaitu Emeraldine Base (EB) menjadi Emeraldine Salt (ES).

Dengan demikian konduktivitas listrik yang dihasilkan bergantung pada pH asam (derajat

kelarutan asam pKa) yang dimiliki oleh masing – masing asam protonik yang digunakan [3].

Konduktivitas yang dihasilkan pada Polianilin yang didoping dengan HClO4

konsentrasi 80, 120, 160, dan 200 mL/L secara berurutan adalah 4,56 mS/cm, 5 mS/cm, 5,06

mS/cm dan 5,2 mS/cm. Berdasarkan nilai konduktivitas tersebut, telah terjadi peningkatan

konduktivitas listrik pada Polianilin yang terdeprotonasi (dedoping) yaitu 0,0175 mS/cm

menjadi 4,56 mS/cm, 5 mS/cm, 5,06 mS/cm dan 5,2 mS/cm dimana masing-masing

Polianilin telah terprotonasi (doping) dengan masing-masing asam protoniknya. Polianilin

yang telah didoping dengan asam protonik tersebut termasuk dalam material semikonduktor

atau material yang bersifat semikonduktif dan berdasarkan sifat listrik (konduktivitas)

tersebut pula bahwa Polianilin yang terbentuk telah menjadi garam Emeraldin (ES).

Polianilin yang telah berbentuk garam Emeraldin (ES) berdasarkan konduktivitas listrik hasil

pengukuran, diperkuat dengan puncak-puncak pita absorpsi karakteristik Polianilin hasil

karakterisasi FTIR yang telah dijelaskan sebelumnya dimana Polianilin (PANi) telah

terprotonasi (doping) dengan asam-asam protonik dan berubah bentuk dari basa Emeraldin

(EB) menjadi garam Emeraldin (ES).



Tabel 4.1 Nilai Konduktivitas masing-masing PANi

Polianilin (PANi) Konduktivitas (mS/cm)

PANi-ES (Hasil Polimerisasi) 0,1

PANi-EB (Hasil Deprotonasi) 0,0175

PANi(HClO4) 80 mL/L 4,56

PANi(HClO4) 120 mL/L 5



Ukuran partikel masing – masing Polianilin (PANi) hasil penelitian dalam skala

mikropartikel. Gambar 4.4 dan 4.5 menunjukkan distribusi ukuran partikel masing-masing

bentuk Polianilin (PANi) hasil karakterisasi dengan menggunakan PSA (Particle Size

Analyzer).

Gambar 4.6 Distribusi ukuran partikel Polianilin saat proses polimerisasi

Gambar 4.7 Distribusi Ukuran Partikel Polianilin saat proses doping

Ukuran partikel pada saat proses polimerisasi mengalami peningkatan, ini sesuai

dengan teori yang mengatakan bahwa saat proses polimerisasi terjadi pertumbuhan dan

pemanjangan rantai sehingga menyebabkan ukuran partikel bertambah besar seiring

berjalannya waktu.



Ukuran partikel pada saat proses doping cenderung meningkat, seharusnya saat proses

doping sudah tidak ada lagi peningkatan ukuran partikel, karena pada saat proses doping

sudah tidak terjadi pemanjangan dan pertumbuhan rantai. Maka, seharusnya ukuran partikel

saat proses doping konstan.

Gambar 4.8 merupakan grafik Reflection Loss (RL) masing-masing konsentrasi

PANi(HClO4) yang telah dikarakterisasi menggunakan VNA (Vector Network Analyzer).

Gambar 4.8. Karakteristik serapan gelombang mikro masing-masing Polianilin

Dari grafik serapan gelombang mikro tersebut, didapatkan serapan tertinggi yaitu

PANi(HClO4) 80 mL/L dengan nilai konduktivitas listrik terendah dibandingkan dengan

PANi(HClO4) konsentrasi lainnya dimana serapan gelombang mikronya sebesar -4,39 dB

pada frekuensi 10,42 GHz. Kemudian serapan gelombang mikro Polianilin selanjutnya

disusul oleh PANi(HClO4) 120 mL/L, PANi(HClO4) 160 mL/L dan PANi(HClO4) 200 mL/L

yang masing-masing serapannya sebesar -4,18 dB pada frekuensi 10,44 GHz, -3,79 dB pada

frekuensi 10,42 GHz dan -3,45 dB pada frekuensi 10,44 GHz. Serapan gelombang mikro

terendah terdapat pada Polianilin yang terdoping asam protonik (terprotonasi) HClO4

konsentrasi 200 mL/L dengan nilai konduktivitas listrik tertinggi. Serapan gelombang mikro

PANi tersebut sebesar -3,45 dB pada frekuensi 10,44 GHz. Pelebaran puncak serapan

gelombang mikro yang terjadi diakibatkan peran dielektrik, selain berkontribusi dalam

peningkatan jumlah serapan.

Gambar 4.9 merupakan permitivitas kompleks dari masing-masing konsentrasi

PANi(HClO4) yang telah dikarakterisasi menggunakan VNA (Vector Network Analyzer).



Gambar 4.9 Permitivitas kompleks Polianilin

Gambar 4.9 Menunjukkan nilai permitivitas kompleks dari masing-masing bentuk

Polianilin (PANi) dimana hasil tersebut diperoleh dengan penghitungan nilai permitivitas dari

data VNA menggunakan alogaritma Nicholson-Ross-Weiss (NRW) menggunakan MATLAB

R2012. Dari grafik permitivitas ril dan imajiner tersebut terlihat bahwa PANi(HClO4) 200

mL/L memiliki nilai permitivitas yang paling rendah dibandingkan dengan PANi yang

lainnya. Hal ini sesuai dengan teori dimana semakin besar nilai konduktivitas listrik

(resistivitas kecil) maka semakin rendah nilai permitivitasnya. Sebaliknya, semakin rendah

nilai konduktivitas listrik maka semakin besar nilai permitivitasnya (good dielectric) [15,16].

Dalam grafik tersebut juga terdapat spike, dimana spike tersebut bukan nilai permitivitas

melainkan diskontinuitas. Nilai permitivitas ril (konstanta dielektrik) yang rendah merupakan

sifat unik yang dimiliki material polimer. Nilai permitivitas ril dan nilai permitivitas imajiner

(konstanta dielektrik) yang rendah dimiliki PANi(HClO4) 200 mL/L, akan membuat serapan

gelombang mikro material apabila dikompositkan dengan PANi sebagai matriks menjadi

maksimum dan gelombang mikro yang ditransmisikan menjadi minimum. Sehingga dengan

nilai permitivitas ril yang rendah dan nilai permitivitas imajiner yang minimum akan

menghasilkan material penyerap gelombang mikro yang baik [16].



Tabel 4.2 Hubungan konduktivitas, ukuran partikel, dan serapan gelombang mikro Polianilin

Polianilin

(PANi)

Ukuran partikel

(mikrometer)

Konduktivitas

(mS/cm)

RL

(dB)

PANi(HClO4) 80 20,7 4,56 -4,39

PANi(HClO4) 120 24,95 5 -4,18

PANi(HClO4) 160 22,73 5,06 -3,79

PANi(HClO4) 200 27,39 5,2 -3,45

Sehingga dari Tabel 4.2 dapat disimpulkan bahwa Polianilin dengan konduktivitas

listrik tertinggi memiliki serapan gelombang mikro terendah karena permitivitas (sifat

dielektrik) yang dimiliki rendah dan tidak ada kontribusi dari nilai permeabilitas (sifat

magnetik) karena polimer PANi bersifat non-magnetik atau diamagnetik. Ukuran partikel

yang besar juga menyebabkan serapan gelombang mikro menjadi rendah karena ini

berhubungan dengan nilai konduktivitas listrik yang dimiliki polimer tersebut. Dengan

ukuran partikel yang besar dan konduktivitas yang tinggi akan menimbulkan arus eddy

dimana arus tersebut dapat menghasilkan medan magnet dengan arah yang berlawanan

sehingga menyebabkan terjadinya refleksi gelombang mikro. Hal tersebut terdapat pada

Polianilin (PANi) dengan doping asam protonik HClO4 konsentrasi 200 mL/L dengan nilai

konduktivitas listrik 5,2 mS/cm, ukuran partikel 27,39 mikrometer, dan serapan gelombang

mikro -3,45 dB.

Kesimpulan

1. Polimerisasi sintetis Polianilin terjadi pada suasana asam yang ditandai dengan

perubahan temperatur, ukuran partikel, dan warna larutan.

2. Karakteristik fisika yang didapatkan dari proses polimerisasi yaitu konduktivitas,

reflection loss, dan permitivitas.

3. Semakin besar konsentrasi doping Asam Perklorat, maka nilai konduktivitas dan

reflection loss semakin besar, dan nilai permitivitas semakin rendah. Hal tersebut

terjadi pada PANi(HClO4) dengan konsentrasi 200 mL/L.



Saran

1. Penulis menyarankan untuk melakukan proses polimerisasi dengan memperhatikan

pengaruh suhu ruangan.

2. Penulis menyarankan untuk melakukan variasi agitasi dalam proses polimerisasi

Daftar Referensi

[1] Ghani, Supri A and Heah Chong Young. Conductive polymer on Polyaniline-Eggshell

Powder (PANI-ESP) Composites. Journal of Physical Science 2010, Vol 21(2), 81-97

[2] Suryaningsih, Sri, Harjo, Doy Hardoyo, dan Demen, Tuti Aryati. Analisis Konduktivitas

Bahan Polianilin Sebagai Fungsi Konsentrasi Elektrolit Skripso. 1998. Bandung.

Lembaga Penelitian Universitas Padjajaran

[3] Bimantora, Ageng. Sintesis dan Karakterisasi Polimer Konduktif Polianilin sebagai

Matriks Material Komposit Penyerap Gelombang Mikro. 2014. Skripsi. Depok. FMIPA

UI

[4] Kusumawati, Diah Hari, Woro Setyarsih, dam Nugrahany Primary Putri. Studi

Pengaruh Arus Polimerisasi terhadap Konduktivitas Listrik Polianilin yang Disintesis

dengan Metode Galvanostatik. 2008. Jurnal Fisika dan Aplikasinya Volume 4, Nomer 1

[5] Farina, Masayu Chairunnisyah. Polimerisasi Interfasial Polianilin dan Aplikasinya

sebagai Indikator Boraks. 2011. Skripsi. FMIPA UI

[6] Halliday, Resnick, Walker. Fundamentals of Physics 9th Edition. 2011. ISBN 978-0-

470-46908-8

[7] Lu, Jiongxin. High Dielectric Constant Polymer Nanocomposites for Embedded

Capacitor Applications. 2008. Disertasi. Georgia Institute of Technology

[8] Subiyanto, Iyan. Perhitungan Impedansi pada bahan La0.67Sr0.33Mn1-xTixO3 untuk

Penyerap Gelombang Elektromagnetik. 2011. Skripsi. FMIPA UI

[9] Suwanto. Perancangan Simulasi Smith Chart untuk Impedance Matching. 2009.

Skripsi. Universitas Diponegoro

[10] Atkins, P. W. Physical Chemistry. 4th ed. 1990. New York: W. H. Freeman.

[11] Gunawan, Budi., Rivai, M., Juwono, Hendro. Pengujian Karakteristik Komposit

Polimer-Karbon sebagai Bahan Sensor Gas. Paper ITS. Surabaya.



[12] Eisazadeh, Hossein, Khorshidi, H. R. Production of Polyaniline Composite Containing

Fe2O3 and CoO with Nanometer Size Using Hydroxypropylcellulose as A Surfactant.

Journal of Engineering Science and Technology. 2008. Vol. 3, No.2: 146-152.

[13] Zee, F., Judy, J. Mems Chemical Gas Sensor Using A Polymer-Based Array. Published

at Transducers ’99-The 10th International Conference on Solid State Sensors and

Actuators on June 7-10. 1999. Japan: Sendai.

[14] Puteri, Z. Pengaruh Kondisi Bulk Polymerization terhadap Ukuran Partikel Polianilin

(Emeraldin Terprotonasi) serta Aplikasi Bentuk Tersulfonasinya dalam Mereduksi

Cr(VI). Skripsi. 2011. Depok: FMIPA UI.

[15] John, H., Thomas, M. R., Jacob, J., Mathew, K. T., and Joseph, R. Conducting

Polyaniline Composites as Microwave Absorbers. Polymer Composites. 2007. Page:

588-592

[16] Phang, S. W., Hino, T., Abdullah, M. H., and Kuramoto, N. Applications of Doubly

Doped with P-Toluene Sulphonic Acid and Dichloroacetic Acid as Microwave Absorbing

and Shielding Materials. Materials Chemistry and Physics. 2007. 104: 327-335.


pengaruh konsentrasi asam perklorat terhadap sifat

Documents