淜opolimerisasi Poly(methyl methacrylate)/Polyaniline (PMMA/PANi) sebaiknya berlangsung selama dua jam, tidak kurang dan tidak lebih.
Imbauan tersebut adalah hasil utama riset kolaboratif Universiti Teknologi MARA Perlis (Malaysia), Universiti Malaysia Perlis, Universiti Putra Malaysia, Universiti Kebangsaan Malaysia, dan 51动漫 (Indonesia). Hasil riset tsb. telah dipublikasikan di jurnal Sustainability, jurnal Q1 dengan impact factor 4,089.
Tim riset menemukan bahwa durasi optimal kopolimerisasi Poly(methyl methacrylate)/Polyaniline (PMMA/PANi) adalah dua jam. Polimer adalah rantai molekul yang berulang dan panjang. Dua polimer berbeda dapat disatukan melalui kopolimerisasi. Kualitas produk kopolimerisasi bergantung pada durasinya. Jika durasinya terlalu pendek, penyatuan dua polimer belum tuntas; jika terlalu lama, polimer dapat mengalami aglomerasi sehingga merusak struktur orisinalnya. Kerusakan struktur orisinil polimer menyebabkan perubahan sifat polimer.
Penyatuan Polimer Konduktif yang Rapuh dan Polimer Isolatif yang Kuat
Konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan listrik (konduktif). Sifat konduktif ini umumnya dimiliki oleh logam karena logam memiliki banyak elektron yang bebas bergerak untuk menghantarkan listrik. Sebaliknya, bahan nonlogam, seperti polimer, umumnya bersifat nonkonduktif atau isolatif. Lalu, bagaimana cara sel-sel syaraf pada otak, yang bukan logam, menghantarkan listrik saat saling berkomunikasi? Implikasi pertanyaan tersebut adalah bahan nonlogam harusnya dapat menghantarkan listrik. Temuan Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid, dan Hideki Shirakawa pada tahun 1974 adalah salah satu bukti bahwa bahan nonlogam dapat menghantarkan listrik. Mereka menemukan polimer konduktif yang dapat dimanfaatkan sebagai konduktor atau semikonduktor. Temuan tersebut memperoleh Nobel Prize di bidang Kimia pada tahun 2000.
Sifat konduktif pada polimer berasal dari delokalisasi elektron di sepanjang rantai karbon polimer. Bukan sembarang rantai karbon, tetapi rantai karbon dengan ikatan antarkarbon rangkap satu yang berselang-seling dengan ikatan antarkarbon rangkap dua. Penambahan unsur/bahan lain, doping, akan menstimulasi elektron terdelokalisasi untuk bergerak dengan cepat sehingga dapat menghantarkan listrik.
Polyaniline (PANi) adalah salah satu polimer konduktif. PANi ditemukan di abad ke-19 oleh Ferdinand Runge, Carl Fritzsche, John Lightfoot, dan Henry Letheby. PANi banyak dipelajari oleh periset karena PANi memiliki konduktivitas tinggi dan mudah disintesis. Namun, performa PANi sebagai konduktor dibatasi oleh strukturnya yang mudah rusak pada temperatur tinggi. Oleh karena itu, PANi butuh disatukan dengan polimer lain yang strukturnya lebih kuat, misalnya Poly(methyl methacrylate) (PMMA).
Modifikasi polimer konduktif, misalnya kopolimerisasi, tidak boleh menurunkan konduktivitasnya. Ada banyak reaksi kimia untuk melakukan kopolimerisasi. Salah satunya adalah reaksi polimerisasi radikal bebas, yang digunakan dalam riset ini. Reaksi polimerisasi radikal bebas banyak digunakan untuk sintesis polimer konduktif dalam skala massal karena kepraktisannya. Salah satu penentu kualitas produk kopolimerisasi adalah durasi reaksi berlangsung. Tim riset memvariasikan durasi reaksi, yaitu satu, dua, dan tiga jam. Hasilnya adalah PMMA/PANi dengan konduktivitas sebesar ,
, dan
, secara berturut-turut. PMMA/PANi dengan konduktivitas maksimum terbentuk saat durasi kopolimerisasi adalah dua jam. Penurunan konduktivitas PMMA/PANi hasil kopolimerisasi selama tiga jam berasal dari kerusakan struktur PANi akibat aglomerasi. Produk kopolimerisasi, PMMA/PANi sudah dikarakterisasi oleh tim riset dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy, dan ultraviolet-visible spectroscopy.
Manfaat dan Kontribusi Riset
Polimer konduktif menjadi basis dari pengembangan beberapa teknologi mutakhir. Organic light emitting diodes (OLED) adalah salah satunya. OLED adalah basis dari layar-lipat pada ponsel pintar yang baru-baru ini ramai diluncurkan. Contoh teknologi berbasis polimer konduktif yang lain adalah sel surya polimer. Sel surya polimer memiliki berbagai kelebihan dipanding sel surya konvensional yang berbasis silikon, antara lain mudah diproduksi dan dimodifikasi hingga ke skala molekuler serta ramah lingkungan.
Tim riset telah menunjukkan signifikansi efek durasi kopolimerisasi terhadap konduktivitas produk, PMMA/PANi. Hasil riset ini menjadi pedoman penting menyintesis polimer konduktif PMMA/PANi secara optimal. Optimasi proses sintesis, dengan tetap mempertahankan kualitas produk, penting agar polimer konduktif dapat diproduksi dan dimanfaatkan secara massal.
Penulis: Febdian Rusydi, Ph.D
Informasi detail tentang hasil riset ini dapat diakses di laman
