APLIKASI Â CARBON NANOTUBE (CNT) PADA NANO ELECTRONIK
Di dunia teknologi, setiap penemuan dapat menjadi jalan menuju masa depan yang lebih cemerlang. Salah satu terobosan paling menarik dalam bidang ini adalah Karbo Nanotube (CNT), sebuah struktur karbon yang mampu mengubah paradigma dalam berbagai industri, dari kedokteran hingga elektronika. Ditemukan pada tahun 1991 oleh ilmuwan Jepang, Sumio Iijima, CNT mewakili pencapaian luar biasa dalam pemahaman dan pemanfaatan material nanoskala.
Pada dasarnya, CNT adalah silinder penuh bucky, yang terbentuk dari lembaran grafit yang digulung menjadi struktur silinder tanpa sambungan dengan diameter nano. Namun, di balik ukurannya yang sangat kecil, CNT menyimpan sejumlah karakteristik luar biasa. Dengan kekuatan tarik yang tinggi, rasio panjang-ke-diameter yang mencengangkan, dan kemampuan konduksi listrik yang superior, CNT telah menjadi bahan baku untuk inovasi di berbagai bidang.
Salah satu aspek paling menarik dari CNT adalah kemampuannya untuk meningkatkan kinerja material lainnya saat dicampur. Ketika ditambahkan ke dalam polimer, misalnya, CNT dapat mengubahnya menjadi penghantar listrik yang efisien dengan fraksi volume yang sangat kecil. Hal ini membuka pintu bagi pengembangan material baru dengan sifat konduktif yang meningkat secara signifikan.
Jenis Carbon Nanotube
Ada dua jenis karbon nanotube, yaitu Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) dan Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs). SWCNTs memiliki struktur tabung silinder yang mulus, terdiri dari satu lapisan graphene yang digulung dari ujung ke ujung. Sedangkan, MWCNTs memiliki struktur tabung yang terdiri dari beberapa lapisan graphene dengan diameter yang bervariasi, membentuk tabung konsentris.
Kebanyakan aplikasi elektronik, lebih sering digunakan MWCNT daripada SWCNT. Hal ini dikarenakan SWCNT cenderung kurang melekat pada permukaan alat, sementara MWCNT memiliki lebih banyak titik yang menempel pada substrat karena memiliki struktur tabung yang lebih terpusat. Ada juga jenis MWCNT khusus yang disebut double-walled carbon nanotube (DWCNT), yang hanya memiliki dua lapisan tabung yang berdinding.
Ada dua model untuk menjelaskan struktur nanotube berdinding banyak:
- Model Russian Doll: Lembaran grafit disusun dalam silinder konsentris di dalam nanotube tunggal yang lebih besar, mirip dengan boneka Rusia.
- Model Parchment: Satu lembar grafit digulung ke dalam dirinya sendiri, seperti gulungan kertas atau koran.
Jarak antar lapisan dalam nanotube berdinding banyak sekitar 3,3, mirip dengan jarak antar lapisan graphene. Nanotube berdinding banyak memiliki kekuatan tarik yang lebih besar daripada nanotube berdinding tunggal.
Model Susunan Nanotube Berdinding Banyak
Karakteristik Carbon Nanotube
- Struktur nanometer berbentuk silinder yang memiliki sifat unik
- Memiliki kekuatan tarik yang sangat tinggi
- Memiliki luas permukaan yang tinggi
- Dalam bidang optik, sifat optiknya yg unik termasuk absorpsi cahaya yang kuat
Aplikasi Karbon Nanotube
Salah satu kegunaan dari nanotube besar dalam dunia elektronika, itu karena kemampuannya yang baik dalam menghantarkan listrik. Dari dua tipe CNT ini, nanotube berdinding tunggal adalah yang paling bagus dalam menghantarkan listrik. Saat ditekuk atau dibelokkan, nanotube tetap sangat bagus dalam menghantarkan listrik. Dengan kemampuan menghantarkan listrik yang bagus dan ukurannya yang kecil, nanotube bisa jadi alternatif yang baik untuk menggantikan tembaga.
Karbon nanotube memiliki banyak potensi dalam berbagai aplikasi nanoelektronik karena sifat konduktifnya yang tinggi dan struktur nanoskala yang unik. Salah satu aplikasi menonjol adalah penggunaannya dalam pembuatan elektroda fleksibel untuk superkapasitor. Dalam konteks ini, karbon nanotube digunakan sebagai bahan pengisi atau penguat dalam komposit berbasis selulosa untuk membentuk elektroda yang fleksibel. Komposit berbasis selulosa dan karbon nanotube menawarkan kombinasi yang menarik dari sifat-sifat mekanis dan konduktif. Selulosa, sebagai bahan yang ramah lingkungan dan tersedia secara melimpah, memberikan fleksibilitas dan ketahanan mekanis pada elektroda. Di sisi lain, karbon nanotube menyediakan konduktivitas listrik yang tinggi, sehingga meningkatkan kinerja elektroda dalam menyimpan dan melepaskan energi.
Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat bahan elektroda fleksibel dari komposit selulosa / CNT dengan sifat dan bentuk yang berbeda.
1. Metode elektrospinningÂ
Dalam metode ini campuran seragam dari larutan selulosa dan CNT, yang kemudian melalui spinner dalam medan listrik kuat untuk atomisasi, solidifikasi, dan penyemprotan menjadi filamen halus dengan diameter seragam dan struktur yang terkontrol dari serat komposit selulosa/CNT. Â Serat nano komposit selulosa/CNT dengan struktur fleksibel dan ramping ini bermanfaat untuk mempercepat transmisi elektron dan meningkatkan konduktivitas listrik, sehingga meningkatkan kinerja elektrokimia bahan komposit selulosa/CNT.
2. Metode pelapisanÂ
Metode pelapisan adalah polimerisasi selulosa in-situ,CNT, polimer konduktif, dan larutan oksida logam.viskositas larutan campuran seragam kemudian dikurangi melalui pemanasan, degassing, pemberian tekanan, atau pengadukan.Larutan campuran viskositas kemudian dilapisi / diendapkan pada wafer silikon atau substrat lain dengan spin coater untuk mendapatkan bahan elektroda komposit selulosa / CNT. Â Metode pelapisan adalah suatu carauntuk mendapatkan komposit selulosa / CNT dengan listrik yang tinggi konduktivitas dan sifat mekanik yang baik dibandingkan dengan metode electrospinning, metode pelapisan memiliki keuntungan dari operasi yang sederhana dan biaya ekonomi yang rendah.
3. Metode filtrasi vakumÂ
Metode filtrasi vakum merupakan cara yang sederhana dan fleksibel untuk mempersiapkan elektroda membran atau kertas dengan tapak kecil, biaya rendah, dan efisiensi tinggi. Metode ini telah menarik perhatian besar dalam pembuatan elektroda. Larutan campuran serat nanofibril selulosa (CNF) dan karbon nanotube berdinding banyak (MWCNT) dengan perbandingan massa yang berbeda disaring melalui proses vakum. Hasilnya adalah film gel CNF/MWCNT yang sangat konduktif, yang diperoleh melalui langkah-langkah penyaringan vakum, dehidrasi, impregnasi NaOH, dan pengeringan beku.Top of FormBottom of Form
Adapun Penerapan komposit tabung nano selulosa/karbon elektroda fleksibel untuk Superkapasitor yaitu:
1. Elektroda fleksibel gel
2. Elektroda fleksibel membran komposit
3. Elektroda fleksibel berbasis kertas
Berdasarkan konteks di atas, terdapat peluang untuk mengembangkan ide selanjutnya, yakni pengembangan superkapasitor untuk perangkat elektronik portabel. Superkapasitor memiliki potensi untuk mengubah paradigma dalam hal penyimpanan energi, terutama dalam perangkat sehari-hari seperti smartphone, tablet, dan laptop. Fokus utama dari upaya pengembangan ini adalah menciptakan superkapasitor yang tidak hanya meningkatkan efisiensi pengisian daya, tetapi juga memperpanjang masa pakai perangkat secara keseluruhan. Dengan demikian, langkah-langkah inovatif dalam bidang rekayasa ini bertujuan untuk memberikan solusi yang lebih efisien dan dapat diandalkan bagi pengguna perangkat elektronik portabel.
