Santhiarsa, IGustiNgurahNitya (2014) Serat Ijuk (Arenga pinnata) sebagai Media Pengisi Komposit Matrik Epoxy untuk Bahan Perisai Radiasi Gelombang Mikroelektromagnetik. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Serat ijuk (A renga pinnata ) mempunyai potensi sebagai pengisi komposit untuk perisai radiasi gelombang mikroelektromagnetik dan potensi ini perlu digali melalui penelitian terkait dengan sifat kelistrikan dari serat ijuk, karena itu serat ijuk dipilih sebagai pengisi material komposit bermatriks Epoxy. Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh pemahaman mendasar berkaitan dengan pengaruh perlakuan alkali yang berbeda kekuatan basa atau pH yaitu NH 4 OH, NaOH dan KOH pada permukaan serat ijuk, serta pengaruh variasi fraksi berat serat ijuk pada pembentukkan komposit terhadap sifat listrik (resistivitas dan konstanta dielektrik) dan kemampuan perisai radiasi gelombang mikroelektromagnetik khususnya pada frekuensi gelombang mikro dari komposit ini . Perlakuan alkali dilakukan dengan tiga jenis larutan yaitu NH 4 OH, NaOH dan KOH yang memiliki kekuatan basa yang berbeda, masing-masing dengan konsentrasi 0,25 M dan waktu perendaman 60 menit. Variasi fraksi berat serat yang digunakan dalam penelitian ini adalah fraksi berat 30 %, 40 % dan 50 %. Pengujian karakterisasi serat dilakukan dengan uji massa jenis serat, uji kekuatan tarik serat dan uji kompoisi kimia serat. Pengujian berikutnya adalah uji kandungan unsur logam pada serat melalui uji AAS, LIBS dan XRF, serta uji komposisi gugus fungsi, kristalinitas serat dan morfologi permukaan serat masing-masing dengan uji FTIR, XRD dan SEM. Pengujian utama pada penelitian ini meliputi pengujian sifat resistivitas listrik, uji konstanta dielektrik dan uji propagasi gelombang mikroelektromagnetik dari komposit. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan nilai resistivitas terendah pada komposit serat tanpa perlakuan dan fraksi berat 50 % yaitu 2,84069.10 8 Ωm, dan terbesar pada komposit perlakuan KOH dan fraksi berat 30 % yaitu 4,71572.10 9 Ωm. Hasil ini menunjukk an bahwa semakin kuat basa atau tinggi pH larutan alkali yang digunakan pada modifikasi serat ijuk maka makin tinggi resistivitas listrik, yang disebabkan oleh makin banyaknya gugus polar dan kadar logam yang ada di permukaan serat hilang seiring terurainya lignin dan hemiselulosa, dan makin besar fraksi berat serat maka makin turun nilai resistivitas dari komposit, yang disebabkan oleh makin banyaknya serat yang digunakan maka sebaran serat lebih merata dan teratur sehingga lebih bisa menghantarkan aliran arus listrik. Kemudian, nilai konstanta dielektrik terendah pada komposit dengan perlakuan KOH dan fraksi berat 30 % yaitu 8,59 dan terbesar pada komposit tanpa perlakuan dan fraksi berat 50 % yaitu 24,03. Hasil ini menunjukkan, semakin kuat basa larutan alkali maka makin rendah konstanta dielektrik, hal ini karena makin banyak gugus polar yang hilang sehingga terjadi penurunan polarisasi orientasional, kemudian makin besar fraksi berat serat makin besar pula konstanta dielektrik dari komposit, penyebabnya adalah adanya peningkatan jumlah gugus polar seiring peningkatan jumlah serat sehingga terjadi peningkatan polarisasi orientasional dan antarmuka. Kemampuan efektif perisai gelombang mikroelektromagnetik dari komposit sebanding dengan sifat konduktivitas listrik dan konstanta dielektrik dari komposit.
English Abstract
Fiber of Arenga palm ( Arenga pinnata (Wurmb) Merr.) has potential as composite to shield microelectromagnetic wave radiation and this potential needs to be studied further through research on the electrical properties of Arenga sugar`s fibers. Therefore, fibers of Arenga palm were selected as filling material for epoxy matrix composite. The objective of this research are to acquire fundamental comprehension about: (1) the influence of different strength bases of alkaline treatment (pH), i.e.NH 4 OH, NaOH and KOH on the fibers` surface of Arenga palm; (2) the influence of various weight fraction of Arenga palm sugar`s fiber on the composite formation towards the electric properties (e.g. resistivity and the dielectrics constant); and (3) the shield ability of the composite towards microelectromagnetic wave radiation, particularly at microwave frequency of this composite. Alkaline treatment applied with threetypes of solution, i.e.NH 4 OH,NaOH and KOH that has different base strength, each with concentration of 0.25 M and soaking time of 60 minutes. Various weight fractions of fibers used in this research are 30%, 40% and 50%. Fibers` characterization assessed by fibers density, fiber tensile strength and fiber chemical composition. Additional assessments are metal content by AAS, LIBS and XRF. We also usedthe test of function groups composition, fibers crystallinaty and surface morphology of each fiber with FTIR, XRD and SEM test. The main testing for this research includes the test of electric resistivity, the dielectrics constant and microelectromagnetic wave propagation of the composite. The result showed that the lowest value of resistivity was found in the fibers composite without treatment and weight fraction 50% for 2,84069.10 8 Ω m, and highest value in the composite with KOH treatment and weight fraction of 30% for 4,71572.10 9 Ω m. This result indicates that stronger bases or higher pH that used on the modification of Arenga palm fibers producehigher electric resistivity, caused by the lost increasing of polar groups and metal content in fibers surface along with the disintegration of lignin and hemicellulose. The greater weight fraction of fibers decreased the value of composite resistivity, caused by the more used fiber lead tomore evenly and well-ordered distribution thus the delivery of the electricity current was easier. Furthermore, the lowest value of dielectrics constant was found in the composite with KOH treatment and weight fraction of 30% for 8,59 and the highest value found in the composite without treatment and weight fraction of 50% for 24,03. This result indicates that stronger bases lead to lower dielectrics constant, caused by increased missing of polar groups thus decline the orientational polarization. Whereas greater weight fraction of fibers lead to the higher dielectrics constant of composite, caused by the increasing polar groups as the increasing amount of fibers thus increasing the orientational and interface polarization. Effective ability of microelectromagnetic wave shield of composite comparable with the electrical conductivity and the dielectrics constant of composite.
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DES/539.2/SAN/s/061407846 |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 539 Modern physics > 539.2 Radiation (Radiant energy) |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 29 Dec 2014 14:53 |
| Last Modified: | 29 Dec 2014 14:53 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/161013 |
Actions (login required)
 |
View Item |