Playing w/ my Samsung SGH-E590: Narcissus

Puisi ::Bila Engkau Ijinkan::

Bila engkau bersedih
rebahkanlah sendumu pada gunung yang beradu
Untukmu, ia sembunyikan mentari dan datang senja
yang kan menyeka tetes-tetes hati

Bila engkau marah
lampiaskan kesalmu pada pesisir yang membentang
Bagimu, ia kan redam semua kepalan emosi
meski kau terus pukul dan pukul bertubi

Bila engkau merasa sepi
panggil saja satu bintang yang bersembunyi di balik terang
Demi dirimu, ia pun rela kehilangan sinarnya
dikulum surya pagi hingga senja hari

Dan
Bila engkau tersakiti
Aku tahu kau pasti tahu

Ada aku disini

Yang menawarkan pundak
pada hati yang menangis
Yang memberikan tameng dada
pada tangan-tangan yang tengah kesal
Dan yang selalu hadir menemani
agar bayanganmu tak sendiri

Aku bersedia tuk sembuhkan lukamu
Aku pun bersedia jadi penjaga hatimu

dari terbit fajar hingga senja mati
Aku bersedia

Bila engkau

Bila saja engkau

Bila saja engkau ijinkan

Bila saja kau ijinkan aku
Mencintaimu....

Rekayasa Energi: Fotovoltaik

Definisi dan Cara Kerja

Fotovoltaik merupakan suatu teknologi konversi yang mengubah cahaya (foto) menjadi listrik (volt) secara langsung (direct conversion). Peristiwa ini dikenal sebagai efek fotolistrik (photovoltaic effect). Efek sel photovoltaik terjadi akibat lepasnya elektron yang disebabkan adanya cahaya yang mengenai logam. Logam-logam yang tergolong golongan 1 pada sistem periodik unsur-unsur seperti Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium sangat mudah melepaskan elektron valensinya. Selain karena reaksi redoks, elektron valensilogam-logam tersebut juga mudah lepas olehadanya cahaya yang mengenai permukaan logam tersebut. Diantara logam-logam diatas Cessium adalah logam yang paling mudah melepaskan elektronnya.

Tegangan yang dihasilan oleh sensor fotovoltaik adalah sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya (sesuai konstanta Plank E = h.f). Semakin ke arah warna cahaya biru, makin tinggi tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh terhadap arus listrik. Bila fotovoltaik diberi beban maka arus listrik dapat dihasilkan adalah tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor.

Gambar Cara Kerja Fotovoltaik

Bila sel surya dikenakan pada sinar matahari, maka timbul elektron dan hole. Elektron-elektron dan hole-hole yang timbul di sekitar pn junction bergerak berturut-turut ke arah lapisan n dan ke arah lapisan p. Sehingga pada saat elektron-elektron dan hole-hole itu melintasi pn junction, timbul beda potensial pada kedua ujung sel surya. Jika pada kedua ujung sel surya diberi beban maka timbul arus listrik yang mengalir melalui beban.

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Dasar sistem photovoltaic terdiri dari empat komponen utama:

1. Panel surya (solar panel)
2. Baterai (batteries)
3. Regulator
4. Beban (load)

Panel bertanggung jawab untuk mengumpulkan daya matahari dan membangkitkan listrik. Baterai menyimpan daya listrik untuk penggunaannya nanti. Regulator menjamin panel dan baterai bekerja sama dalam model optimal. Beban merujuk pada alat apapun yang memerlukan daya listrik, dan merupakan jumlah konsumsi listrik dari semua peralatan listrik yang dihubungkan dengan sistem. Keluaran panel surya dan baterai merupakan arus searah (DC).

Jika jangkauan tegangan operasional peralatan yang digunakan tidak cocok dengan tegangan yang disediakan oleh baterai, perlu digunakan converter untuk menyesuaikan tegangan. Jika peralatan menggunakan tegangan DC yang berbeda dengan tegangan baterai, maka perlu digunakan konverter DC/DC (DC/DC converter). Jika peralatan memerlukan tegangan AC, maka perlu digunakan konverter DC/AC (DC/AC converter), yang juga dikenal sebagai inverter. 

Gambar komponen sistem fotovoltaik

A. Solar Panel

Panel surya (solar panel) terdiri dari sel surya yang mengumpulkan radiasi surya dan mengubahnya menjadi daya listrik. Bagian sistem ini kadang-kadang dinamakan modul surya pembangkit listrik daya photovoltaic (photovoltaic generator). Sekumpulan panel surya dapat dibuat dengan menyambung sekumpulan panel dalam serial dan/atau paralel untuk menyediakan daya yang diperlukan untuk beban yang ada. Arus listrik yang disediakan oleh panel surya bervariasi secara proporsional terhadap radiasi surya. Ini akan bervariasi menurut kondisi iklim, jam, dan waktu pada suatu tahun. Beberapa teknologi dapat digunakan dalam pembuatan sel surya. Yang paling banyak digunakan adalah kristal silicon, dan dapat berupa baik monocrystalline atau polycristallin. Silicon amorphous bisa lebih murah tetapi lebih tidak efisien untuk mengubah daya ke listrik.

B. Regulator

Pengatur / Regulator (atau lebih formalnya pengatur penyimpanan daya surya atau Solar power charge regulator) memastikan bahwa baterai berkerja dalam kondisi yang seharusnya. Pengatur ini menghindari penyimpanan (charge) atau pengeluaran (discharge) baterai yang berlebihan, yang keduanya sangat merusak umur baterai. Untuk menjamin charging dan discharging baterai yang baik, pengatur tersebut menjaga informasi kondisi penyimpanan daya (State of Charge atau SoC) baterai. SoC diukur berdasarkan pada tegangan sebenarnya dari baterai. Dengan mengukur tegangan baterai dan diprogram dengan tipe teknologi penyimpanan yang digunakan oleh baterai, pengatur bisa mengetahui titik tepat di mana baterai akan mengalami charge atau discharge yang berlebihan.

C. Baterai

Baterai menyimpan daya yang dihasilkan oleh panel surya yang tidak segera digunakan oleh beban. Daya yang disimpan dapat digunakan saat periode radiasi matahari rendah. Komponen baterai kadang-kadang dinamakan akumulator (accumulator). Baterai menyimpan listrik dalam bentuk daya kimia. Baterai yang paling biasa digunakan dalam aplikasi surya adalah baterai yang bebas pemeliharaan bertimbal asam (maintenance-free lead-acid batteries), yang juga dinamakan baterai recombinant atau VRLA (klep pengatur asam timbal atau valve regulated lead acid).

D. Konverter

Konverter DC/DC berfungsi untuk mendapatkan DC di tingkat tegangan yang berbeda dengan apa yang disediakan oleh batere. Sebuah converter DC/AC, yang juga dikenal sebagai inverter, mengubah arus DC dari batere menjadi AC.

E. Beban (Load)

Beban adalah peralatan yang mengkonsumsi daya yang dihasilkan oleh sistem daya anda. Beban mungkin termasuk peralatan komputer, kipas angin, lampu, TV, dll.

Rekayasa Bahan: Sensor Gas CO (TGS 203) Berbahan Semikonduktor SnO2

1. Pendahuluan

Sensor gas mikroelektronika pertama yang sukses dibuat adalah berbasis bahan metal oksida diantaranya ZnO_2­, Fe₂O₃, dan SnO₂. Akhir-akhir ini bahan SnO₂ paling banyak digunakan dan dikembangkan untuk gas CO, karena kelebihan dibanding bahan lain. Adapun kelebihan dari sensor gas berbasis SnO₂ antara lain massa pemakaian yang lama dan relatif stabil, daya tahan tinggi, dan kecilnya persen kesalahan.

Sensor gas terdiri dari elemen sensor, dasar sensor dan tudung sensor. Elemen sensor terdiri dari bahan sensor dan bahan pemanas untuk memanaskan elemen. Elemen sensor menggunakan bahan-bahan seperti timah (IV) oksida SnO2, wolfram (VI) oksida WO3, dan lain-lain, tergantung pada gas yang hendak dideteksi. Gambar berikut menunjukkan susunan (struktur) dasar sensor gas.

 Gambar Susunan Dasar Sensor Gas

Elemen pendeteksi gas adalah suatu bahan semikonduktor tipe-N berupa oksida logam, yaitu SnO₂ (oksida timah putih). Bahan ini akan menghantar lebih baik jika bersentuhan dengan gas-gas yang teroksidasi di udara. Hal ini terjadi oleh adanya adsorpsi dan reaksi yang memodifikasi densitas pembawa muatan, dalam hal ini elektron. Dengan adanya perubahan pada pembawa muatan maka sifat hantaran pada permukaan semikonduktor juga berubah. Sebagian besar oksida metal, termasuk SnO_2, mempunyai celah pita (“band gaps”) murni yang terlalu lebar untuk dilompati oleh elektron dari pita valensi ke pita konduksi dengan energi termal ambien.

Bila suatu kristal oksida logam seperti SnO2 dipanaskan pada suhu tinggi tertentu di udara, oksigen akan teradsorpsi pada permukaan kristal dengan muatan negatif . Elektron-elektron donor pada permukaan kristal ditransfer ke oksigen teradsorpsi, sehingga menghasilkan suatu lapisan ruang bermuatan positif. Akibatnya potensial permukaan terbentuk, yang akan menghambat aliran elektron. Di dalam sensor, arus listrik mengalir melalui bagian-bagian penghubung (batas butir) kristal-kristal mikro SnO2. Pada batas-batas antar butir, oksigen yang teradsorpsi membentuk penghalang potensial yang menghambat muatan bebas bergerak. Tahanan listrik sensor disebabkan oleh penghalang potensial ini. Gambar berikut menunjukkan model penghalang potensial antar butir kristal mikro SnO2 pada keadaan tanpa adanya gas yang dideteksi.

                     Gambar Model penghalang antar butir pada keadaan tanpa gas yang dideteksi.

Dalam lingkungan adanya gas pereduksi, kerapatan oksigen teradsorpsi bermuatan negatif pada permukaan semikonduktor sensor menjadi berkurang, sehingga ketinggian penghalang pada batas antar butir berkurang. Ketinggian penghalang yang berkurang menyebabkan berkurangnya tahanan sensor butir dalam lingkungan gas. 

 

Gambar Model penghalang potensial antar - butir dalam linkungan gas.

2. Sifat SnO₂ Sebagai Sensor Gas

Selain pada tabel diatas sifat dari SnO₂ sebagai sensor gas adalah sebagai berikut:

• SnO₂ memiliki lebar celah energi besar, yaitu lebih besar dari 3,0 eV
• Sensitivitas terhadap gas yang dideteksi bergantung pada temperatur
• Rentang suhu operasi berkisar dari suhu 20°C-400°C
• Tegangan yang dibutuhkan untuk pemanasan permukaan sensor pada rentang tersebut antara 0-1,15 V
• Untuk deteksi CO, temperatur terbaik pemanasan untuk elemen sensor adalah dibawah 100°C

3. Struktur SnO₂

SnO₂ adalah semikonduktor oksida logam tipe-N. SnO₂ memiliki struktur kristal tetragonal dan bersifat nonpolar dengan parameter kisi a = 4,738 Å dan c = 3,1888 Å

 

Gambar Semikonduktor SnO₂

Berdasarkan teori permukaan dari bahan semikonduktor, dapat dijelaskan efek konduktansi sebagai berikut: dekat permukaan, skema energi dimodifikasi oleh state (keadaan) prmukaan elektronik yang menginduksi suatu lapisan muatan ruang (space chrge), dimana state ini dilokalisir pada permukaan. Trjadinya suatu lapisan muatan ruang pada permukaan dari SnO₂ ditunjukkan pada Gambar (a) dan (b) dibawah ini.

Gambar Lapisan Permukaan Ruang Pada Oksida Logam

(a) Lapisan deplesi akibat exposure terhadap oksigen (b) Lapisan akumulasi akibat exposure terhadap atom hidrogen

Pada permukaan sebenarnya state ini disebabkan terutama oleh efek cacat murni atau oleh adanya adsorpsi atom-atom dan molekul asing.

Pada gambar (a) ditunjukkan kasus lapisan deplesi yang diinduksi oleh oksigen teradsorbsi yang menghasilkan akseptor-akseptor permukaan dan mengikat electron-elektron diluar donor-donor bulk bawah permukaan. Sedangkan pada gambar (b) sebuah lapisan akumulasi dihasilkan sebagai akibat penyerapan hydrogen yang memberikan electron-elektron bebas pada permukaan (sebagai donor). Perubahan kerapatan muatan dalam lapisan ruang muatan akan mengakibatkan adanya perubahan hantaran dekat permukaan. Ec adalah batas konduksi, Ef adalah level Fermi dan S merupakan surface states akibat adanya adsorpsi akseptor dan donor. Pelengkungan pita terjadi disebabkan oleh lengkungan kurva potensial elektrostatis dari muatan ruang. Perubahan jumlah pembwa muatan pada lapisan muatan ruang menghasilkan perubahan konduktivitas pada daerah permukaan.

4. Proses pembuatan

Sensor gas ini tersusun atas sepasang elektroda yang dilapisi dengan sensitive layer, yaitu SnO₂, yang dicetak pada substrat alumina.

Gambar Sensor Gas

Tahapan pembuatan sensor gas ini meliputi proses pencetakan, pengeringan, dan pembakaran menggunakan teknologi film tebal.

Untuk menumbuhkan film SnO₂, terdapat beberapa metode yang dapat digunakan baik secara fisika maupun kimia. Secara fisika film SnO₂ dapat dibuat dengan metode evaporasi, electron beam evaporation, sputtering, dan spray pyrolisis. Sedangkan secara kimia berbagai metode deposisi dapat digunakan diantaranya metode sol-gel dan deposisi uap kimia (CVD).

Rekayasa Energi: Geothermal/Panas Bumi

1. Pendahuluan

Energi geothermal atau energi panas bumi adalah energi yang diekstraksi dari panas yang tersimpan di dalam bumi. Energi panas bumi ini berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet ini diciptakan. Panas ini juga berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan bumi.

Berdasarkan data Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Republik Indonesia, Indonesia memiliki potensi energi panas bumi sebesar 27.000 MW yang tersebar di 253 lokasi atau mencapai 40% dari cadangan panas bumi dunia. Dengan kata lain, kita merupakan negara dengan sumber energi panas bumi terbesar di dunia. Namun, hanya sekitar kurang dari 4 % yang baru dimanfaatkan. Energi panas bumi cukup ekonomis dan ramah lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik.

Listrik geotermal adalah energi listrik yang dibangkitkan dari energi geotermal. Teknologi yang digunakan antara lain dry steam power plant, flash steam power plant, dan binary cycle power plant. Estimasi potensi pembangkitan listrik dari energi geotermal berkisar dari 35 sampai 2000 GW. Sedangkan keluaran dari pembangkit yang telah dibangun di dunia baru mencapai kapasitas 10.715 MW. Efisiensi termal dari pembangkit listrik geotermal sangat rendah, berkisar antar 10-23%. Karena fluida yang digunakan pada geotermal berada pada temperatur yang lebih rendah bila dibandingkan dengan steam dari boiler.

Panas bumi merupakan sumber energi alternatif yang memiliki kelebihan seperti:

1. Bersih

Karena tidak membakar bahan bakar untuk menghasilkan uap panas dalam memutar turbin.

2. Tidak boros lahan

Instalalsi geotermal tidak memerlukan pembendungan sungai atau hutan dan tidak ada terowongan tambang, lorong- lorong dan lubang-lubang terbuka

3. Dapat di andalkan

Dapat beroperasi selama 24 jam sehari setiap tahunnya dan terletak diatas sumber bahan bakarnya, sehingga tidak terganggu oleh hambatan dalam transportasi bahan bakar.

4. Fleksibel
5. Ekonomis

Sedangkan kekurangannya adalah:

1. Keluarannya berupa gas H₂S yang bersifat korosif yang dapat merusak peralatan
2. Ancaman akan hujan asam
3. Berkurangnya stabilitas tanah dan berpotensi amblas
4. Menurunnya debit dan kualitas air tanah

2. Tipe dan Proses Kerja

Di daerah yang berprospek menghasilkan panas bumi, dibuat sumur pemboran. Umumnya lapangan panas bumi ini menghasilkan fluida 2 fasa, yaitu uap dan air. Uap akan dialirkan ke turbin, turbin selanjutnya akan memutar generator. Dan generator inilah yang akan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Uap yang keluar dari turbin selajutnya akan masuk ke kondensor untuk dikondensasikan. Uap akan berubah wujudnya menjadi cair yang disebut dengan kondensat. Kondensat ini kemudian dialirkan ke  menara pendingin untuk mendinginkan suhunya. Lalu air yang sudah relatif dingin ini diinjeksikan kembali ke dalam bumi melalui sumur injeksi. Inilah yang menjadikan energi panas bumi sebagai energi yang berkelanjutan.

Terdapat 3 tipe power plant geotermal, yaitu:

• Tipe uap kering (dry steam power plant)
• Tipe uap sekejap (flash steam power plant)
• Tipe siklus biner (binary cycle power plant)

Gambar 1. (a) Tipe uap kering; (b) Tipe uap sekejap; (c) Tipe siklus biner

1. Tipe Uap Kering

Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Tipe dry steam mengambil sumber uap panas dari bawah permukaan. Tipe ini dipakai jika fluida yang dikeluarkan melalui sumur produksi berupa fasa uap. Uap panas (steam) langsung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Sisa panas yang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam reservoir melalui injection well.

2. Tipe Uap Sekejap

Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebut dialirkan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk meng-aktifkan generator yang kemudian menghasilkan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai masuk kembali ke reservoir melalui injection well.

3. Tipe Siklus Biner

Tipe siklus biner dioperasikan dengan air pada temperatur lebih rendah yaitu antara 107°-182°C. Pembangkit ini menggunakan panas dari air panas untuk mendidihkan fluida kerja yang biasanya senyawa organik (misalnya iso-butana) yang mempunyai titik didih rendah. Fluida kerja ini diuapkan dengan heat exchanger yang kemudian uap tersebut digunakan untuk memutar turbin. Air kemudian disuntikkan kembali kedalam reservoir melalui sumur injeksi untuk dipanaskan kembali. Pada seluruh proses dalam sistem ini air dan fluida kerja terpisah, sehingga hanya sedikit atau tidak ada emisi udara.

3. Komponen

Komponen dari pembangkit listrik geotermal adalah:

1. Turbin
2. Generator
3. Kondensor
4. Menara Pendingin
5. Heat Exchanger

4. Karakteristik Resource

Bumi mempunyai kandungan panas sebesar 10³¹ Joule. Panas ini secara alami mengalir ke permukaan dengan konduksi rata-rata 44,2 MW. Pembangkitan listrik memerlukan sumber daya suhu tinggi yang hanya dapat datang dari bawah tanah.Panas harus dibawa ke permukaan oleh sirkulasi cairan, baik melalui saluran magma, sirkulasi hidrotermal air panas, sumur minyak, air sumur bor, atau kombinasi dari semuanya. sirkulasi ini kadang-kadang ada secara alami di mana kerak tipis: saluran magma membawa panas dekat permukaan, dan sumber air panas membawa panas ke permukaan.

Gambar 2. System geotermal

Jika tidak ada air panas tersedia, sebuah sumur harus dibor ke dalam akifer panas. Jauh dari batas lempeng tektonik gradien panas bumi 25-30 ° C per kilometer (km) dari kedalaman di sebagian besar dunia, dan sumur harus beberapa kilometer mendalam untuk melakukan pembangkitan listrik. 

     V.  Parameter Desain

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam membangun geothermal power plant ini, yaitu:

• Dapur Magma

Magma sebagai sumber panas akan menyalurkan panas yang cukup signifikan ke dalam batuan-batuan pembentuk kerak bumi. makin besar ukuran dapur magma, tentu akan makin besar sumber daya panasnya dan semakin ekonomis untuk dikembangkan.

• Kondisi Hidrologi

Pada pembangkit listrik geotermal yang dimanfaatkan adalah uap air dari panas bumi dengan suhu dan tekanan tertentu. sehingga kondisi hidrologi merupakan salah satu faktor penentu dalam hal ketersedian air. sehingga sumber pemasok air harus diperhatikan dalam pengembangan energi panas bumi, biasanya sumber pemasok berasal dari air tanah, air connate, air laut, air danau, es atau air hujan.

• Volume Batuan dan Reservoir

Volume batuan dibawah permukaan bumi harus mempunyai cukup porositas dan permeabilitas untuk meloloskan fluida sumber energi panas bumi yang terperangkap didalamnya, yang sering disebut sebagai reservoir. Reservoir dapat digolongkan menjadi 3 golongan berikut ini:

1. Entalpi rendah, suhu kurang dari 125 derajat celcius dengan rapat spekulatif 10 MW/km2 dan konversi energi 10%
2. Entalpi sedang, suhu antara 125 dan 225 derajat celcius dengan rapat spekulatif 12.5 MW/km2 dan konversi energi 10%
3. Entalpi tinggi, suhu > 225 derajat celcius dengan rapat spekulatif 15 MW/km2 dan konversi energi 15%

DAFTAR PUSTAKA

http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_electricity

http://energi-terbarukan-indonesia.blogspot.com/2009/01/negeri-terkaya-energi-panas-bumi.html

http://geothermalnet.blogspot.com/2010/05/kelebihan-dan-kekurangan-geothermal.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_panas_bumi

http://iklimkarbon.com/2010/05/04/pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi-pltp/

http://jendelascience.blogspot.com/2011/03/pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi_16.html

http://www.consumerenergycenter.org/home/heating_cooling/geothermal.html

http://www.migas-indonesia.com/files/article/Geothermal,Sumber_Energi_Masa_Depan.pdf

 

Rekayasa Bahan: Diagram Pourbaix

    Diagram potensial-pH atau diagram Pourbaix memetakan fasa-fasa stabil logam dan senyawanya dalam larutan dengan pelarut air, yang berada dalam kesetimbangan termodinamika, sebagai fungsi dari potensial elektroda dan pH larutan. Dalam diagram potensial pH untuk besi terdapat zona korosi, yaitu daerah reaksi pelarutan besi yang terletak dalam daerah asam dan di daerah sempit pada kondisi sangat basa; zona pasif, yaitu daerah terbentuknya selaput tak larut di permukaan logam yang menghalangi proses korosi lebih lanjut; dan zona kebal, yaitu daerah yang secara termodinamika keadaan sebagai logam adalah fasa paling stabil. Gambar 1 memperlihatkan diagram Pourbaix sederhana untuk besi pada keadaan standar pada suhu 25 ⁰C. 

 

Kegunaan diagram Pourbaix terutama adalah untuk memperkirakan arah reaksi spontan; komposisi produk korosi; dan perubahan lingkungan yang akan mencegah atau menurunkan laju serangan korosi.

Diagram Pourbaix adalah diagram yang menggambarkan keadaan suatu bahan dengan potensial tertuntu dalam derajat keasaman (pH) tertentu. Sumbu vertikal menunjukan potensial bahan, sedangkan subu horisontal menunjukan pH. Potensial (E) mengacu pada elektroda standar hidrogen yang dihitung dengan menggunakan persamaan Nernst.

 

Dimana, [C]^C[D]^d adalah hasil reaksi

              [A]^a[B]^b adalah reaktan

              E⁰ adalah potensial reduksi standar

Rekayasa Bahan: Piezoelektrik dan Piezoelektrik PVDF (Polyvinylidene Flouride)

Piezoelektrik adalah tumpukan muatan dalam materi padat (kristal atau keramik) tertentu dalam menanggapi regangan mekanik yang dikenakan. Kata piezoelektrik berasal dari bahasa yunani piezo atau piezein yang berarti memeras atau tekan, dan elektrik yang berarti listrik atau electron. Kata yang piezoelektrik berarti listrik yang dihasilkan dari tekanan. Sumber muatan listrik piezoelektrik merupakan akibat dari efek piezoelektrik.

Gambar 1. Piezoelektrik

Tekanan yang mengenai piezoelektrik kemudian menimbulkan medan listrik. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipol yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi. Penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi. Fenomena tersebut dikenal dengan electrostriction (efek piezoelektrik). Piezoelektrisitas juga dipengaruhi oleh arah dan dimensi, seperti yang ditunjukan oleh gambar 2 berikut.

Gambar 2. Pengaruh Arah dan Dimensi Piezoelektrik

Bahan piezoelektrik dapat terbentuk secara alami (tersedia di alam) atau buatan manusia. Bahan piezoelektrik alami diantaranya adalah kuarsa (SiO₂), berlinite (AlPO4), gula tebu, garam Rochelle, dan enamel. Sedangkan bahan piezoelektrik buatan diantaranya adalah gallium ortofosfat (GaPO4) dan langasite (La3Ga5SiO14).

 Gambar 3. Efek Piezoelektrik Pada Kristal Kuarsa

A. Bahan Piezoelektrik dan PVDF

Bahan piezoelektrik dapat mengubah deformasi mekanik menjadi potensial listrik dan sebaliknya. Timbulnya potensial listrik ini diakibatkan terjadinya pengkutuban muatan bahan piezoelektrik ketika dikenai tekanan hingga terdeformasi. Penggunaan bahan piezoelektrik sebagai komponen yang dapat mengubah getaran ultrasonik ke atau dari getaran listrik semakin berperan dalam perkembangan industry mekatronika, optik, dan telekomunikasi. Dari berbagai bahan polimer piezoelektrik, PolyVinylidene Flouride atau PVDF merupakan bahan yang banyak menarik perhatian untuk dikaji karena konstanta piezoelektrik dan elastisitasnya tinggi. Keunggulan lain dari bahan tersebut adalah tahan terhadap kejutan mekanik karena kelenturannya, sehingga mudah dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran, ringan karena berat jenisnya rendah dan mempunyai impedansi akustik yang rendah.

Gambar PVDF Piezoelektrik

B. Sifat PVDF

Polyvinylidene Fluoride (PVDF) adalah fluoropolimer termolastik dan non reaktif. PVDF digunakan untuk aplikasi polimer yang membutuhkan kemurnian tinggi, kekuatan, dan ketahanan terhadap asam, basa, dan panas, serta melepaskan asap yang rendah ketika pembakaran. Dibandingkan dengan fluoropolimer lain, PVDF lebih mudah meleleh karena melting pointnya relatif rendah, yaitu 177°C. Selain itu, PVDF mempunyai densitas rendah sebesar 1,78 dan juga lebih murah.

Berikut adalah sifat bahan PVDF sebagai bahan piezoelektrik film:

C. Struktur PVDF

PVDF adalah polimer kristalin (CH₂ – CF₂)_n dan mempunyai 3 bentuk fasa kristal, yaitu fasa α, fasa β, dan fasa γ. Efek piezoelektrisitas PVDF berkaitan erat dengan bentuk fasa kristal tersebut. Kenaikan konstanta piezoelektrik sebanding dengan kenaikan kandungan fasa β dalam bahan karena fasa ini mempunya polarisasi spontan yang cukup besar dalam unit selnya. Pembentukan fasa kristal bergantung pada kondisi kristalisasinya dan terjadi transformasi fasa bolak-balik diantara bentuk-bentuk fasa tersebut.

Gambar Struktur Kristal PVDF I: fasa β, II: fasa α, III: fasa γ

Gambar I, II, dan III menunjukkan struktur kristal dan susunan molekul PVDF. Bentuk I (fasa β) mempunyai rantai molekul yang tersusun sepanjang sumbu b dari tipe planar-zigzag. Tipe ini memiliki sedikit defleksi akibat interaksi sterik antara atom-atom fluor yang tidak terikat dalam monomer-monomer yang terdekat. Bentuk kristalnya ortorombik. Densitas kristalnya 1,973 gram/cc dengan titik leleh berkisar dari 191-212˚C. bentuk II (fasa α) memiliki bentuk kristal monoklinik dengan sudut β = 90˚. Rantai molekul dari fasa α mempunyai hubungan simetri invers satu dengan lainnya, sehingga mengakibatkan momen dipol listrik dari seluruh kristal saling meniadakan. Densitas kristalnya adalah 1,925 gram/cc dengan titik leleh berkisar dari 170-190˚C. Bentuk III (fasa γ) mempunyai bentuk kristal monoklinik dengan tipe planar zigzag. Densitas kristalnya 1, 945 gam/cc dengan titik leleh 197˚C.

C. Proses Pembuatan

PVDF dapat disintesis dari gas monomer vinylidene fluoride melalui suatu radikal bebas proses polimerisasi, yang dilanjutkan dengan proses melt casting.

Film PVDF dibuat dengan menggunakan penekan panas pada 180˚C dan 225˚C. waktu pengepresan 15 menit. Penarikan film dilakukan dengan alat tensile tester. Temperatur penarikan 80˚C dan draw ratio sekitar 5 kali panjang semula. Annealing dilakukan pada 140˚C. penyearahan momen dipol listrik dilakukan dengan memanaskan film pada minyak silikon pada 120˚C. Selanjutnya medan listrik dc (1,5 kV) dinyalakan, 5 menit kemudian temperaturnya diturunkan sampai temperatur kamar, lalu medan listriknya dimatikan.

Rekayasa akustik: Enclosure

Bising adalah bunyi yang tidak dikehendaki yang dapat mengganggu atau membahayakan kesehatan. Sumber utama dalam pengendalian bising lingkungan dapat diklasifikasikan dalam kelompok :

• Bising dalam (interior),dimana berasal dari suara manusia, alat-alat rumah tangga, mesin-mesin di dalam gedung sehingga dinding pemisah,pintu dan jendela harus mampu melakukan peredaman yang cukup terhadap bising-bising dari dalam.
• Bising luar (outdoor), berasal dari lalu lintas, transportasi dan aktifitas diluar gedung.

Pada dasarnya kebisingan dapat dikendalikan melalui beberapa cara yaitu terhadap :

1. Sumbernya dengan cara :

• Desain akustik, dengan mengurangi vibrasi, mengubah struktur dan lainnya.
• Substitusi alat.
• Mengubah proses.

2. Perjalanannya dengan cara :

• Jarak diperjauh.
• Akustik ruangan.
• Enclosure.

3. Penerimanya dengan cara :

• Alat pelindung telinga (earplug, earmuff dan helmet).
• Enclosure (misalnya dalam control room).
• Administrasi dengan rotasi dan mengubah jadwal kerja.

Enclosure

Enclosure adalah salah satu struktur yang dapat membungkus satu sumber kebisingan. Enclosure bisa digunakan untuk satu set mesin atau sebagian dari mesin. Dalam aplikasinya, akustik enclosure menyediakan satu alat yang mampu mereduksi atau mengurangi kebisingan pada level yang dapat diterima. Jenis-jenis enclosure:

• Enclosure lengkap (complete enclosure).

Dimana suatu kebisingan mesin dapat direduksi 20 dB atau lebih maka harus menggunakan complete enclosure karena mampu mengurangi NR (noise reduction) terbesar dari sistem lain. Di dalam mendesain enclosure lengkap, bising bersifat bergaung atau menggema di dalam enclosure harus tidak ada yang lewat atau keluar.

• Enclosure sebagian (partial enclosure).

Pengendalian menggunakan enclosure sebagian biasanya terdapat satu bagian terbuka yang

sangat besar

• Enclosure besar.

Untuk enclosure besar mempunyai ukuran luas cukup besar dan dimana bisa disesuaikan dengan ukuran besar dari mesin tersebut. Enclosure besar ada dua cara yaitu :

• Enclosure di dalam ruang terbuka (Enclosure in open space).

Sebenarnya enclosure unuk mesin berada dalam ruang terbuka, karena noise reduction nilainya hampir sama dengan nilai transmission loss pada dinding enclosurenya.

• Enclosure dalam ruang tertutup.

Biasanya peletakan enclosure berada di dalam ruang sehingga dipengaruhi oleh pantulan dari bunyi yang dihasilkan oleh sumber bunyi

• Enclosure kecil (close fitting enclosure).

Untuk enclosure kecil mempunyai ukuran luas material cukup kecil dan dimana biasanya operator tidak memerlukan akses ke dalam pembungkus.