Material Piezoresistive sebagai Sumber Energi Listrik Alternatif pada Ubin Lantai

Ditulis Oleh David Aji Rifaldi Hai kawan!, kalian pasti sering bersentuhan alat tulis yang satu ini pada saat kalian menggunakanya […]

blank

Ditulis Oleh David Aji Rifaldi

Hai kawan!, kalian pasti sering bersentuhan alat tulis yang satu ini pada saat kalian menggunakanya untuk menggambar, yaitu pensil. Taukah kamu didalam pensil tersebut ada salah satu material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi?. Yap, Betul!, jawabannya adalah karbon, si atom C dalam golongan 14 periode 2 dalam tabel periodik ini sangat bermanfaat bagi kehidupan kita. Tapi selain itu ada manfaat lain jika kita ubah struktur ukuran karbon – karbon menjadi suatu material yang kuat dan dapat menghasilkan arus listrik. Yap, dengan mengubahnya menjadi skala nano yang terdiri dari satu layer karbon – karbon akan menghasilkan struktur hexagonal, maka terbentuklah graphene. Graphene ini dapat menghasilkan arus listrik jika diberi tekanan, suhu, ataupun cahaya. Graphene merupakan salah satu material piezoresistive[2], [6]. Material tersebut sangat kuat bahkan lebih kuat dari baja, dan dapat menghantarkan arus listrik lebih baik dari pada tembaga. Namun untuk mendapatkan graphene biaya yang dibutuhkan sangat mahal. Maka dari itu untuk mendapatkan material piezoresistive dengan harga yang cukup murah dapat menggunakan GO (Graphene Oxide) yang dengan mudah didapat dari graphite pada batang pensil[3].

blank

Piezoresistive merupakan suatu material yang akan menghasilkan suatu arus listrik jika material tersebut diberi suatu tekanan dengan mengubah efek resistive[]. Mekanismenya adalah dengan mengubah hambatan arus menjadi lebih kecil akibat tekanan yang diterima material piezoresistive tersebut. Salah satu material yang dapat digunakan sebagai piezoresistive adalah RGO (Reduced Graphene Oxide)[1]. RGO memiliki sifat yang kuat dan elastis serta mempunyai band gap = 0, sehingga elektron pada atom karbon akan sangat mudah berpindah ketika dipengaruhi oleh tekanan. Selain itu RGO mempunyai luas permukaan yang besar sehingga akan menghasilkan arus yang cukup besar[1]. Namun kekurangannya adalah RGO memiliki konduktivitas yang rendah sehingga kemampuan untuk menghantarkan arus listrik akan kecil[5]. Hal ini dikarenakan RGO akan tersebar dan tidak saling terhubung satu sama lain menjadi satu kesatuan yang utuh[6]. Maka dari itu diperlukan material yang dapat menghubungkan satu bagian RGO dengan bagian RGO lainnya. Salah satu material yang dapat digunakan adalah Au Nanowire yang berfungsi untuk meningkatkan konduktivitas dan kesensitifan RGO terhadap tekanan.  Au Nanowire akan menghubungkan RGO dengan RGO lainnya, sehingga kondutivitas akan meningkat.  Material tersebut dapat dengan mudah dibuat dengan cara spin coating seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini.

blank

Material RGO/ Au Nanowire tersebut dapat dijadikan sebagai salah satu penghasil listrik yang sustainable, ketika ditempatkan pada tempat yang selalu terkena tekanan. Material tersebut dapat diaplikasikan pada ubin. Ubin yang terbuat dari material keramik digunakan pada lantai di rumah, stasiun dan tempat lainnya yang selalu digunakan untuk mempermudah berjalan kaki dan menambah nilai estetika suatu tempat. Akibat langkah kaki yang dipijakan pada ubin tersebut akan memberikan tekanan. Tekanan yang diterima pada ubin tersebut dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik dengan menggunakan material RGO/ Au Nanowire. Desain RGO/ Au Nanowire yang tersandwich atau berada ditengah – tengah pada lapisan ubin akan selalu mendapatkan tekanan dari lapisan atas ubin, sehingga tekanan yang diterima dari ubin dapat disebut dengan self pressure. Maka dari itu meskipun tidak ada tekanan dari luar, RGO/ Au Nanowire akan terus menghasilkan listrik sehingga akan lebih efisien. Material RGO/ Au nanowire memiliki keunggulan antara lain murah, mudah dalam preparasi, kuat, fleksibel, lifetime sangat lama, dan menghasilkan arus listrik yang cukup besar. Mekanisme RGO/ Au Nanowire pada ubin ditunjukan pada gambar dibawah ini.

blank

Gambar 2 Desain 3D RGO /Au Nanowire pada Ubin, (a) Penempatan 3D RGO /Au Nanowire pada Ubin, (b) Tampak Samping 3D RGO /Au Nanowire pada Ubin (Anonim, 2019)

              RGO/ Au nanowire yang terpasang pada ubin lalu dihubungkan dengan ubin lainnya sehingga akan terbentuk rangkaian yang saling terhubung dan dapat menghasilkan arus listrik yang cukup besar. Semakin besar RGO/ Au Nanowire pada ubin maka akan menghasilkan listrik yang tinggi. Namun dikarenakan material tersebut dapat menghasilkan listrik secara terus menerus, maka diperlukan suatu energy storage yang dapat menyimpan arus listrik dengan kapasitas yang besar. Sehingga jika pada saat listrik diperlukan maka dengan mudah mendapatkannya tanpa perlu memberi tekanan pada ubin dan pada pengaplikasian tersebut akan lebih efisien. Namun sebenarnya RGO/ Au Nanowire pada ubin akan selalu mendapatkan tekanan meskipun tidak ada tekanan langsung dari luar. Hal ini dikarenakan desain RGO/ Au Nanowire yang tersandwich atau berada ditengah – tengah pada ubin sehingga tekanan yang timbul pada ubin dapat disebut dengan self pressure.

blank

Gambar 3 Mekanisme 3D RGO /Au Nanowire pada Ubin skala besar (Anonim, 2019)

Selain pada ubin, pengaplikasian ini dapat digunakan pada jalan raya dan dihubungkan pada lampu jalan. Sehingga nantinya lampu jalan akan mendapatkan energi listrik secara terus menerus tanpa memerlukan saluran listrik melalui kabel, ataupun lampu jalan yang terhubung dengan solar cell, dimana hal tersebut akan sangat bergantung pada cuaca.  Kamu dapat melihat bagaimana RGO dalam Polypropylene dapat menghasilkan arus listrik dengan melihat pada video berikut ini  [7].

[embedyt] https://www.youtube.com/watch?v=j6HJXDcspx4[/embedyt]

REFERENSI

  1. Yanan, Ma, et all. 3D Synergistical Mxene/Reduced Graphene Oxide Aerogel for a Piezoresistive Sensor. ACS Nano 2018, 12, 3209-3216
  2. Yue, Y, et all. A Flexible Integrated System Containing a Microsupercapacitor, a Photodetector and a Wireless Charging Coil. ACS Nano 10, 11249-11257
  3. Husnah, Miftahul. A Modified Marcano for Improving Electrical Properties of Reduced Graphene Oxide (rGO). Iopscience.iop.org. 2017, accepted manuscript. doi: 10.1088/2053-1591/aa/707f
  4. Oktaviano, “Highly stretchable and sensitive strain sensor based on silver nanowire-elastomer nanocomposite,” ACS Nano, vol. 8, no. 5, pp. 5154–5163, 2014.
  5. Eda and M. Chhowalla, “Chemically derived graphene oxide: Towards large-area thin-film electronics and optoelectronics,” Adv. Mater., vol. 22, no. 22, pp. 2392–2415, 2010.
  6. S. M. Saheed, N. M. Mohamed, B. S. M. Singh, and M. S. M. Saheed, “Precursor and pressure dependent 3D graphene: A study on layer formation and type of carbon material,” Diam. Relat. Mater., vol. 79, no. September, pp. 93–101, 2017.
  7. https://www.youtube.com/watch?v=j6HJXDcspx4 diakses pada 1 Agustus 2019, pukul 15.00 WIB

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *