1 / 32

NANOMATERIAL

NANOMATERIAL. DEFINISI. Nanomaterial adalah bidang ilmu material dengan pendekatan berbasis Nanoteknologi

jerrod
Download Presentation

NANOMATERIAL

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. NANOMATERIAL

  2. DEFINISI Nanomaterialadalahbidangilmu material denganpendekatanberbasisNanoteknologi Nanoteknologiadalahpembuatandanpenggunaanmateriataudevaispadaukuransangatkecil. Materiataudevaisiniberukuranantara (1 – 100) nanometer. Satu nm samadengansatu-per-milyar meter (0.000000001 m), yang berarti 50.000 lebihkecildariukuranrambutmanusia. Ukuran (1 – 100) nm inidisebutjugadenganskalanano (nanoscale). Jadi, dapatdisimpulkanbahwananomaterialituadalahbahanatau material ygberukuransangatkecil (skalanano) yaitu 1-100 nm.

  3. DEFINISI Dengannanoteknologi, material dapatdidesaindandisusundalamorde atom-per-atom ataumolekulper-molekulsedemikianrupa Dengan menyusun ulang atau merekayasa struktur material di level nanometer, maka akandiperolehsuatubahan yang memilikisifatistimewajauhmengungguli material yang lain Carbon nanotube (CNT) adalahsebuahbentukkristalbarudariguguskarbon, yang tersusundaribeberapa atom karbonberbentukpipadengan diameter beberapa nanometer

  4. Sejarah penemuan peralatan penelitian nanoteknologi

  5. buckyball • Scanning Tunneling Microscopy (STM) • Atomic Force Microscope (AFM) • carbon nanotube

  6. SEJARAH PENEMUAN Munculnyakesadaranterhadapilmudanteknologinanodiinspirasidandidorongolehpemikiranfuturistikdanjugapenemuanperalatanpengujiandanbahan-bahan. Padatanggal 29 Desember 1959 dalampertemuantahunanMasyarakatFisikaAmerika (American Physical Society) di Caltech, Richard Phillips Feynman (PemenangHadiah Nobel Fisikatahun 1965) dalamsuatuperbincanganberjudul “ There’s plenty of room at the bottom”, memunculkansuatuisuyaitupermasalahanmemanipulasidanmengontrol atom (ukuran 0,001 nm) danmolekul (ukuran 0,1 nm) padadimensikecil (nanometer) . Di tahun 1981, Scanning Tunneling Microscopy (STM) diciptakanoleh Heinrich Rohrer danGerd Binnig (PemenangHadiah Nobel Fisikatahun 1986).

  7. SEJARAH PENEMUAN Beberapatahunkemudian (1986), Gerg Binnig, Calfin F Quate, danChristoph Gerber menemukan Atomic Force Microscope (AFM). Melaluiperalatan STM dan AFM, parailmuwandapatmelihat, memanipulasi, danmengontrol atom-atom secaraindividudidimensinano. Penemuanbahanbuckyball/fullerene dan carbon nanotubesemakinmendorongparailmuwanuntukmenelitiilmudanteknologinano. Robert Curl, Harold Kroto, dan Richard Smalley (PemenangHadiah Nobel Kimia tahun 1996) menemukanbuckyball/fullerene ditahun 1985. Buckyball/fullerene tersusunolehmolekul-molekulkarbondalambentuk bola takpejaldenganukuran diameter bola 0,7 nm. SumioIijimamenemukan carbon nanotubepadatahun 1991 saatiabekerjadiperusahaan NEC diJepang.

  8. KLASIFIKASI SecaraumumNanomaterialterbagidalamduakategoriyaitu: Fullerenes Nanopartikel

  9. FULLERENES Fullerenes adalahkelasalotropkarbon yang secarakonseptualadalahlembargrafena (graphene) yang digulungkedalamtabungatau bola. Termasukdidalamnyakarbonnanotube yang digunakanbaikkarenakekuatanmekanisnyamaupunfaktorelektrisnya. Anggotaterkecil Fullerene

  10. NANOPARTIKEL Nanopartikelsecaraeffektifmenjembataniantara bulk material danstrukturmolekulnya. Bulk material harusmemilkisifatfisikdanukuranygkonstan, namumdalamskalananoiniseringtidakterjadi. Ukurannyainidapatdiamatisepertipadapengurungankuantumdalampartikelsemikonduktor, resonansiplasmondibeberapapartikellogam, dansuperparamagnetismdimagnetikbahan. Nanopartikelmenunjukkansejumlahsifatkhususrelatifterhadap bulk material.

  11. SIFAT Secaraumumdapatdisimpulkansifatdarinanomaterial yang berkaitandengan atom permukaanadalahsebagaiberikut: Nanomaterialmemilikiluaspermukaan yang besarsertajumlah atom dipermukaan yang besar. Memilikienergipermukaandanteganganpermukaan yang tinggi. Permukaandaripartikelkristalindenganukurannanocenderungmembentukfaset (permukaan yang tergosok rata) Bidangfasetcenderungtersusundaribidang yang paling rapat. Permukaanbersifatsangatreaktifdanmudahteroksidasi. Perhatianperludiberikanketikamenyimpanlogampartikelnanokarenabisaterjadiledakan.

  12. APLIKASI Teknologinanosaatiniberadapadamasapertumbuhannya. Beberapaterobosanpentingtelahmunculdibidangnanoteknologi. Pengembanganinidapatditemukandiberbagaiproduk yang digunakandiseluruhdunia. Sebagaicontohnyaadalahkatalispengubahpadakendaraan yang mereduksipolutanudara, devaispadakomputer yang membaca-daridanmenulis-ke hard disk, beberapapelindungterikmataharidankosmetik yang secaratransparandapatmenghalangiradiasiberbahayadarimatahari, danpelapiskhususpakaiandanperlengkapanolahraga yang dapatmeningkatkankinerjadanperformaatlit. Namunpadakesempatan kali ini, kamihanyaakanmembahasaplikasinanomaterialpadabaterai High Power Ni-MH (Nickel Metal hydrate).

  13. BATTERY Battery (Baterai) merupakanselelektris yang dapatmenghasilkanlistrikdarireaksikimia. Secaraumum Battery dikelompokkanmenjadi 2 bagianyaitu Primary battery dan secondary battery. Primary battery adalah battery yang dapatdigunakansekalisajatanpadapatdiisiulangsetelahkapasitasnyahabis. Secondary battery adalah battery yang dapatdiisiulangsetelahkapasitasnyahabis.

  14. SEJARAH BATTERY Metode paling awaluntukmenghasilkanlistrikadalahdenganmembuatmuatanstatis, ditemukanoleh Alessandro Volta (1745-1827) dinamaidengan “electric pistol” yang manaadalahsebuahkabellistrikditempatkandalamkendi yang terisidengan gas metana. Denganmengirimkanlompatanlistrikmelaluikabelmakakendiakanmeledak. Tahapberikutnyadalammenghasilkanlistrikadalahdenganproseselektrolisis. Padatahun 1800 Volta menemukanbahwaaliranlistrik yang kontinudimungkinkandenganpenggunaancairankhusussebagaipenghantaruntukmengadakanreaksikimiadiantara 2 logam. Volta menemukanlebihjauhbahwateganganakanmeningkatbila voltaic selditumpukataudisusun. Iniadalahawaldaripenemuan battery.

  15. NICKEL METAL HYDRATE (Ni-MH) BATTERY Konstruksi Battery NiMHterdiridarilapisanpositif yang terbuatdari nickel hydroxide sebagaibahanaktifutama, lapisannegatif yang terdiridaricampuranlogam yang menyerap hydrogen, pemisah yang terbuatdari fiber halus, elektrolit alkaline, sebuahkotaklogamsertasebuahlapisanpenyekatdenganventilasipengaman. Hydrogen disimpandalamlogampenyerap hydrogen padaelektrodanegatif. Sebuahlarutanencer yang terdiridari potassium hydroxide untukelektrolitnya.

  16. Nano-scale material Ni(OH)2dan Co(OH)2padabatere Ni-MH Keuntungandaripenambahannanomaterial Ni(OH)2 dan Co(OH)2adalahmenambahkecepatanelektron (EV) daribateretersebut. Penambahanbahantersebutmelaluiprosesgranulasi. Granulasimerupakanprosespembentukanbutirbutirkecilmenjadikristal.

  17. Nano-scale material Ni(OH)2dan Co(OH)2padabatere Ni-MH Prosesgranulasitersebutdilakukanolehsebuah granulator. Fluid Bed Top Spray Granulation

  18. Nano-scale material Ni(OH)2dan Co(OH)2padabatere Ni-MH Peningkatanperformansibateresetelahditambahkangranulasi Ni(OH)2dan Co(OH)2dapatdilihatdalamtabel :

  19. Nano-scale material Ni(OH)2dan Co(OH)2padabatere Ni-MH Pertama, nanomaterial Ni(OH)2tanpagranulasidancampuran material apa-apamenghasilkan 183 mAHg-1 . Kedua, granulasidari Ni(OH)2 menambahkapasitasbateremenjadi 215 mAHg-1 . Ketiga, granulasi Ni(OH)2dicampurdengan Co(OH)2 membuatkapasitasbateremenjadi 258 mAHg-1 . Keempat, granulasidaricampuranprosesketigatersebutmenghasilkan 289 mAHg-1 .

  20. Nano-scale material Ni(OH)2dan Co(OH)2padabatere Ni-MH • Dengangranulasi • Tanpagranulasi

  21. Nano-scale material Ni(OH)2dan Co(OH)2padabatere Ni-MH Gambar A: Bahanaktifnanomaterial Ni-(OH)2 mengalamiprosesgranulasisehinggapartikel-partikelnyamenjadilebihbesardalamordemikro-meter , formasiinimengakibatkanelektronikkonduktormengelilingibahanaktif material tersebutsehinggaperforma electro-chemicalnyamenjadilebihbaik. Gambar B : Bahanaktifnanomaterialtidakmengalamiprosesgranulasisehinggapartikel-partikelnyamenjadisangatkecilterhadapelektronikkonduktor, karenapadaumumnyaelektronikkonduktormempunyaibesar 1-3 mikro meter, formasiinimengakibatkanbahanaktif yang mengelilingielektronikkonduktor, sehinggaperforma electro-chemicalnyamenjadikurangbaikdibandingkandengan yang mengalamiprosesgranulasi.

  22. C-Rate Pengosonganbateredapatdiukurdalam C-rate (Capacity-rate), pengukurantersebutmenggunakan battery analyzer. kebanyakanbatere portable di rate pada 1C. Sebagaicontohbatere 1000mAh, bateretersebutdapatmenyediakan 1000mA untuk 1 jam biladikosongkanpada 1C, batere yang samadikosongkanpada 0.5C akanmenyediakan 500mA untuk 2 jam sampaidiakosong. Pada 2C,batere yang samaakanmempunyai 2000mA selama 30 menitsampaibateretersebutkosong. 1C seringdisebutsebagai 1jam pengosongan. Sumber : Discharge Methods

  23. Grafik discharge capacity

  24. Dari grafiktersebutdapatdilihatbahwahasilgranulasidarinanomaterial Ni(OH)2mencapaikapasitas 289 mAhg-1pada 1C, sedangkanbentukkonvensionalnanomaterial Ni(OH)2hanyamencapai 272 mAhg-1. Selanjutnyaperformansidaribahanhasilgranulasitersebutdapatmencapai 258 mAhg-1pada 10C. Sangatjauhberbedadenganbahan yang tanpamelaluiprosesgranulasi, dimanahanyamencapaisekitar 218 mAhg-1pada 3C, dan. Perbandingantersebutmenunjukkanbahwahasilgranulasidarinanomaterial Ni(OH)2memberikanperforma C-rate tinggi yang mencapai 10C.

  25. PenggunaanNano Solar Energy

  26. BeberapaPenemuanPentingdiBidangNanomaterial 1. Bahan yang tetap mengalirkan listrik meskipun berubah bentuknya. Seorang peneliti dari Universitas Tokyo Jepang merilis dalam Journal of Science mengenai penemuannya sekitar bahan seperti karet yang berisi pipa carbon berukuran nano. Bahan ini mampu memanjang atau memendek sampaibeberapa kali lipat asalnya, namun tetap mengalirkan listrik secara normal/tidak terputus. Mengalirkan listrik disini bermakna ada transistor atau sirkuit electronic pada bahan ini, tidak hanya sekedar kawat.

  27. Penemuan ini bisa diaplikasikan pada bidang robotika, dimana memungkinkan desain “sendi” robot yang lebih efisien. Atau membuat bentuk khusus yang diperlukan dari sirkuit electronic seperti jantung buatan/implan dan komponen robot lain yang memerlukan perubahan ukuran setiap waktu seperti pupil mata atau sensor pada kulit persendian. 2. Bahan yang bisa tembus pandang. Sekelompok Ilmuwan dari Nanoscale Science Engineering Center di University of California, Berkeley dipimpin Xiang Zhang telah membuat bahan komposit perak-alumunium oxida yang mampu membelokkan cahaya yang diterima ke arah berlawanan dengan sifat alamiah benda yang seharusnya memantulkan cahaya. Efeknya, benda yang diselubungi “kain” ini akan terlihat tembus cahaya. Fenomena ini disebut index negatif dari suatu benda

  28. Secara teknis, bahan ini terdiri dari lapisan-lapisan komposit yang merelay cahaya dari tiap lapisan ke lapisan selanjutnya, sedemikian rupa sehingga membentuk channel atau saluran cahaya yg membelokkan alur cahaya normal. Tiap lapisan terdiri dari perak seukuran seperseratus rambut manusia yang dijalin oleh lembar alumunium oxida.

  29. BahayaatauEfekSampingdariNanomaterial. Bioavailability, didefinisikansebagaikemampuanbahanuntukmenembusmembran/lapisanjaringantubuhmelaluiberbagaicarapaparan (kulit, pernafasan, danpencernaan). Bioaccumulation, didefinisikansebagaikemampuanpartikel yang terabsorpsiuntukterakumulasididalamjaringantubuhorganismedenganberbagaijalurpaparan. Toxic Potential, efekdaritoksisitasnanomaterialdimungkinkanmelaluiberbagaisebabyaitukemampuanoksidasi, inflamasidariiritasifisis, pelepasandariradikal yang terkandungdandaripengotor (impurities) daripembuatannanomaterialmisalkansisakatalis, pengotorbahanbaku yang kurangmurni.

  30. TERIMA KASIH

More Related