Optimasi Komposisi dan Ketebalan Acrylic-Graphene Oxide Sebagai Sensor Gas Untuk Kopi Berbasis Konduktnsi

Abstract

Sensor gas berbasis material komposit telah berkembang pesat, dan matriks yang dapat digunakan yaitu Polyacrylic Acid (PAA) dengan penambahan reinforcement berupa Graphene Oxide (GO). Kinerja komposit sensor gas dipengaruhi oleh komposisi GO dan ketebalannya. Penelitihan ini bertujuan mengetahui karakteristik respon sensor, pengaruh komposisi dan ketebalan komposit. Kinerja sensor dipelajari dari respon konduktansi, waktu respon dan repeatabilitas. Keberhasilan pengembangan komposit PAA/GO diuji dengan melihat tingkat kepresisian preparasi sensor, dan kemampuan membedakan beberapa jenis kopi dan juga masa pakai sensor. Penelitian ini dilakukan dalam 4 tahap, diawali dengan sintesis GO dan komposit PAA/GO dengan mencampurkan GO dengan PAA komersial, selanjutnya dikarakterisasi UV-Vis dan FTIR untuk memastikan sifat GO dan PAA tetap berada dalam komposit. Tahap kedua adalah design sensor dan dipelajari pengaruh komposisi PAA/GO dan ketebalannya, variasi komposisi terfokus pada jumlah GO yaitu 0,05g; 0,10g; 0,15g; 0,20g; 0,25g; dan 0,50g dengan volume PAA yang konstan. Sedangkan ketebalan komposit PAA/GO divariasikan dengan ketebalan dimulai dari 0,032; 0,068; 0,084; 0,132; dan 0,152 mm. Komposit PAA/GO terbaik selanjutnya diuji reprodusibilitas dengan menyiapkan 3 sensor untuk melihat tingkat keberhasilan preparasi sensor, uji beda dan uji sensitivitas dilakukan terhadap 3 jenis kopi dengan variasi konsentrasi kopi (w/v) yaitu 1 g, 2 g, 3 g, dan 4 g dalam 45 mL air. Kelayakan masa pakai sensor dipelajari mendeteksi aroma kopi diuji selama 6 minggu, Sintesis PAA/GO telah berhasil dilakukan yang dibuktikan dengan munculnya spektra PAA dan GO pada daerah serapan 240 nm dan 305 nm spektra UV-Vis PAA/GO dan puncak 2900,26 cm-1 (O-H), 1668,38cm-1 (C=O), serta 1513,83 cm -1 (C=C) spektra FTIR PAA/GO. Hasil pengukuran variasi komposisi GO diperoleh bahwa komposisi GO terbaik adalah 0,25 g yang ditinjau dari peningkatan nilai konduktansi (0,05810-6 S), waktu respon relatif singkat (27 detik) dan nilai repeatabilitas 1,2%. Peningkatan komposisi GO pada PAA/GO akan meningkatkan nilai konduktansi karena GO sebagai pembawa sifat konduktansi komposit PAA/GO. Ketebalan terbaik sensor PAA/GO diperoleh pada ketebalan 0,084 mm dengan nilai konduktansi 0,203 10-6 S, waktu respon 47 detik dan repeatabilitas sensor sebesar 2,4%. Peningkatan ketebalan film polimer akan meningkatkan nilai konduktansi, tetapi waktu respon sensor semakin lambat. Hasil uji sensitivitas sensor PAA/GO terhadap kopi sidomulyo sebesar 0,0348; kopi gumitir 0,0287; dan kopi garahan 0,0304 yang menunjukkan bahwa sensor memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap kopi sidomulyo dibanding kopi gumitir dan garahan. Preparasi 3 sensor PAA/GO berhasil dilakukan dengan respon yang relatif sama untuk setiap jenis kopi dengan nilai RSD pengukuran kopi sidomulyo sebesar 3,1%; kopi gumitir 2,3%; dan kopi garahan 3,6%. Hasil menunjukkan bahwa ketiga sensor memiliki tingkat kepresisian atau tingkat konsistensi kinerja sensor yang sama. Respon sensor yang dihasilkan juga menunjukkan bahwa sensor mampu membedakan 3 jenis aroma kopi dengan hasil respon sensor tertinggi pada kopi sidomulyo. Hasil uji life time sensor dengan melihat nilai repeatabilitas dan reprodusibilitas menunjukkan bahwa sensor PAA/GO memiliki kinerja yang baik selama 3 minggu dengan nilai RSD dibawah 5% dan pada minggu ke 4 hingga minggu ke 6 kinerja sensor mengalami penurunan.