Dalam beberapa tahun terakhir, produksi film yang fleksibel, ringan dan konduktif secara elektrik telah menjadi topik penelitian yang menarik karena aplikasi yang menjanjikan dari film-film ini dalam bidang elektronik. Biasanya, film indium tin oxide (ITO) telah digunakan sebagai konduktor transparan, tetapi pengembangan lebih lanjut dari ITO terbatas karena sifatnya yang rapuh dan kurang fleksibel.
Oleh karena itu, bahan konduktif, seperti logam, oksida logam, serat karbon, karbon nanotube (CNT), graphene, kawat nano logam dan bahan hibrida, telah dipelajari oleh para peneliti sebagai konduktor alternatif. Di antara bahan konduktif ini, perak adalah bahan anorganik dengan sifat seperti konduktivitas listrik dan termal yang unggul, kelenturan yang baik, ketahanan mekanik yang tinggi, dan tahan terhadap korosi. Hal ini membuat kawat nano perak (AgNWs) anisotropik menjadi semakin menarik untuk diteliti. AgNWs dapat membentuk jaringan ketika diterapkan pada film, menunjukkan biokompatibilitas dan non-toksisitas, dan telah diterapkan sebagai pengisi konduktif dan bahan antarmuka termal. AgNWs juga telah diperkenalkan ke banyak bahan polimer, seperti PVA, PET, PDMS, PU, PVDF, poliakrilat (PA), polikarbonat (PC) dan PEDOT:PSS.
Polivinil alkohol (PVA) adalah salah satu matriks polimer yang mengandung banyak gugus hidroksil, yang bertanggung jawab terhadap ikatan hidrogen yang kuat. Selanjutnya, PVA menunjukkan banyak sifat yang menguntungkan, seperti kelarutan dalam air, semi-kristalinitas, non-toksisitas, transparansi, biokompatibilitas dan biodegradabilitas. Namun, PVA memiliki kekuatan mekanik dan konduktivitas yang rendah, sehingga perlu dicampur dengan bahan atau pengisi lain untuk mendapatkan kinerja yang lebih baik. Laporan sebelumnya menyoroti bahwa PVA dipilih sebagai matriks karena polimer ini dapat dibuat tanpa prosedur suhu tinggi dan menunjukkan transparansi yang baik. Komposit PVA/AgNWs telah dilaporkan menunjukkan stabilitas konduksi dan fleksibilitas elektromekanis yang baik.
Selulosa merupakan senyawa yang menarik sebagai bahan pengisi karena terdapat secara alami, diproduksi secara melimpah, dan biodegradable. Serat nano selulosa (CNFs) yang diperoleh dari sumber selulosa memiliki struktur skala nano seperti jaring, yang dapat diisolasi dengan metode kimia dan mekanis. Defibrilasi mekanis merupakan salah satu metode yang digunakan untuk memproduksi nanofiber tanpa menggunakan bahan kimia. Proses ini menawarkan kesederhanaan tanpa menimbulkan efek samping negatif bagi lingkungan. Air umumnya digunakan sebagai media untuk mendispersikan selulosa pada saat melakukan proses defibrilasi mekanis. Penerapan CNFs sebagai pengisi dalam matriks polimer telah dilaporkan dalam literatur dan bahan ini memberikan efek penguatan yang tinggi. Peningkatan ini dihipotesiskan terjadi melalui interaksi ikatan hidrogen ekstensif yang dihasilkan antara serat dan matriks.
Sebuah film nanokomposit PVA/CNF-AgNWs telah berhasil dibuat dengan metode casting sederhana yang dikombinasikan dengan metode drop cast. CNF dengan komposisi 0,75% digunakan sebagai nanofiller untuk matriks PVA mampu meningkatkan sifat mekanik komposit. Penambahan AgNW dalam jumlah tinggi meningkatkan sifat termal dan konduktivitas listrik dari film yang dihasilkan. Namun demikian, penambahan AgNWs lebih dari 0,75% ke komposit PVA/CNF dapat menurunkan kekuatan tarik. Film komposit dapat dipotong, ditekuk, dan dipelintir tanpa mengurangi konduktivitasnya. Penelitian selanjutnya masih diperlukan untuk membuat film komposit tahan air.
Penulis: Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA
Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, 51动漫
Widyaningrum, B.A., Amanda, P., Pramasari, D.A., Ningrum, R.S., Kusumaningrum, W.B., Kurniawan, Y.D., Amenaghawon, A.N., Darmokoesoemo, H., Kusuma, H.S., 2022, Preparation of a Conductive Cellulose Nanofiber-reinforced PVA Composite Film with Silver Nanowires Loading, Nano-Structures and Nano-Objects, 31, 100904, https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2022.100904
Link:
