Semakin berkembangnya teknologi , turut berperan penting dalam menjawab kebutuhan
saat ini. Untuk berkomunikasi
dengan kerabat jauh tidak lagi repot, jarak yang ada seolah dapat terhapuskan
oleh teknologi yang tersedia. Penggunaan gadget pun tidak lagi sebagai hal
mewah, manusia sudah terbiasa hidup berdampingan dengan peralatan
elektronik.
Salah
satu gadget yang telah umum digunakan dan dimiliki oleh banyak orang yakni laptop.
Penggunannya yang mudah dan praktis menjadikan alat ini banyak diminati. Selain
dapat menjadi media komunikasi, aplikasi-aplikasi yang terdapat di dalamnya
juga banyak dibutuhkan untuk menyelasaikan suatu pekerjaan baik bagi personal
ataupun perusahaan.
Umumnya
penggunaan laptop dapat mencapai 8 jam sehari, padahal baterai pada
laptop memiliki daya untuk menyala rata-rata selama 3 jam. Hal ini menyebabkan
berkurangnya nilai efisiensi dan kepraktisan pada laptop jika pengguna harus
mencari sambungan listrik untuk mencharge laptop. Padahal, pada kondisi
tertentu misalnya penggunaan laptop pada saat kuliah kurang tersedia sambungan
kontak untuk mencharge.
Piezoelektrik
merupakan salah satu jenis material cerdas yang prinsip kerjanya memproduksi
medan listrik saat dikenai tekanan atau regangan. Sebaliknya jika diberi suatu
medan listrik, material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis.
Penggunaan bahan piezoelektrik dalam sensor maupun tranduser sudah berkembang
dengan pesat. Bahan ini dapat diaplikasikan dalam banyak hal, karena prinsip
kerja yang sederhana dan penerapannya relatif mudah.
Bahan
piezoelektrik yang ada di pasaran salah satunya berbentuk lembaran tipis yang
biasa disebut dengan film PVDF. Film PVDF adalah materi yang murah, ringan,
fleksibel, mempunyai range frekuensi yang lebar dan sangat sensitif. Bahan ini
dapat secara langsung ditempel pada bahan uji tanpa mengganggu secar mekanis
terhadap bahan yang ditempeli atau dimasuki (Santoso, 2005). Sehingga aplikasi
dari film PVDF sangat luas, misalnya aplikasi sebagai sensor dalam pengukuran
beban dinamis (dynamic loads) ataupun sebagai aktuator.
Apabila
film PVDF terdeformasi secara mekanik, misalnya terkena tekanan, maka partikel
penyusunnya menjadi terpolarisasi sehingga menimbulkan konsentrasi muatan
listrik pada masing-masing permukaannya. Besarnya konsentrasi muatan listrik
yang terbentuk ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber tegangan.
Berdasarkan
dua fenomena di atas, maka saya mengajukan gagasan tentang “APLIKASI BAHAN
PIEZOELEKTRIK FILM PVDF (Polyvinilidene Flouride) SEBAGAI BAHAN PENGHEMAT
BATERAI PADA LAPTOP”, karena diharapkan fungsi dari film PVDF dapat memberikan
sumbangan tegangan pada baterai laptop sehingga penggunaannya dapat menambah
nilai efisiensi. Tujuan dari penulisan ini adalah untuk meningkatkan pemanfaatan film
PVDF (Polyvinilidene Flouride)
selain itu juga mempelajari sistematika penghematan
baterai laptop dengan film PVDF (Polyvinilidene Flouride). Sedangkan manfaat yang diperoleh sebagai
Mahasiswa dapat memberikan tambahan wawasan dan kesempatan
untuk memanfaatkan ilmu yang telah dipelajari sedangkan bagi masyarakat dapat
digunakan sebagai salah satu alternatif sistem
penghematan baterai laptop.
PEMBAHASAN
Sejak
ditemukannya sifat piezoelektrik banyak peneliti yang menggali keberadaan sifat
ini dalam berbagai bahan. Kata piezoelektrik sendiri berasal dari bahasa Yunani
yang berarti “listrik oleh tekanan”. Nama ini diberikan oleh Hankel pada tahun
1881 utuk fenomena yang ditemukan oleh Pierre and Jacques Curie setahun
sebelumnya. Kedua ilmuwan ini mengamati bahwa terjadi pengumpulan muatan pada
permukaan sebuah kristal (Santoso, 2011).
Secara
umum, gejala yang terjadi pada molekul dinamakan
efek piezoelektrik. Efek piezoelektrik adalah efek dimana suatu bahan akan
mengalami deformasi fisik atau mekanik bila terkena arus listrik dan sebaliknya
akan menghasilkan listrik apabila terjadi deformasi fisik.
Hal
ini terjadi akibat perubahan jarak antara muatan positif dan negatif dalam
molekul saat terkena deformasi sehingga menyebabkan perubahan orientasi muatan.
Besarnya konsentrasi muatan listrik yang terbentuk ini dapat dinyatakan dalam
dua mode persamaan, yaitu charge mode dan voltage mode (Santoso, 2005).
Untuk charge mode berlaku persamaan
:
Q = d3i σi A
(i= 1,2 atau 3)
Dimana,
Q = Muatan yang dihasilkan
d3i =
Konstanta material piezoelektrik
σi =
tekanan relevan
Untuk voltage mode berlaku persamaan :
V0 = g3i σi t
Dimana,
V0 = tegangan open
loop
g3i = konstanta
material piezoelektrik
σi =
tekanan material piezoelektrik
t
= tebal material piezoelektrik
Material
yang mengalami efek piezoelektrik disebut material piezoelektrik. Material
piezoelektrik yang umum dan banyak digunakan saat ini adalah material berbasis
keramik seperti lead zirconium titanate (PbZrTiO3) yang secara
komersial dikenal dengan nama PZT dan barium titanate (BaTiO3).
Material-material berbasis keramik ini memiliki beberapa kelemahan yaitu
sifatnya yang getas (brittle), yield strain yang rendah, cukup berat karena
densitas keramik yang tinggi dan memakan biaya yang tinggi dalam pembuatannya
(Thompson, M, 2002).
Kelemahan-kelemahan
yang dimiliki material piezo berbasis keramik dapat diatasi dengan penggunaan
material piezo berbasis polimer, yakni PVDF. Film PVDF adalah salah satu materi
piezoelektrik yang umum digunakan dalam pembuatan sensor. Sensor merupakan alat
yang menerima suatu rangsangan dan menanggapinya dengan sinyal elektronik.
Instrumen ini mengubah besaran fisik menjadi besaran listrik. Film dapat
berfungsi sebagai permukaan aktif (active surface) maupun bulk wave dalam
sensor piezoelektrik (Setiyan, 2008).
Sifat
piezoelektrik PVDF berasal dari struktur molekulnya yang tidak simetris, dengan
rumus CH2 = CF2. Bahan ini mempunyai pusat gravitasi antara proton dan elektron tidak berimpit pada
temperatur kamar. Hal ini menimbulkan dipol permanen yang dalam kondisi normal terorientasi secara
acak sehingga tidak menimbulkan efek piezoelektrik. Dengan memberikan medan
listrik pada temperatur dan waktu poling tertentu, dipol permanen akan
terorientasi kea rah medan listrik tersebut (Yudianti, 1996).
Dengan
adanya sifat piezoelektrisitas pada film PVDF dapat dimanfaatkan sebagai sumber
tegangan DC, yakni pada laptop yang merupakan salah satu kebutuhan saat ini.
Material ini diterapkan pada sistem sumber tegangannya. Film PVDF yang peka
terhadap tekanan diempelkan pada bawah keyboard laptop yang ketika mendapat
tekanan selanjutnya akan terkonversi menjadi tegangan. Tegangan tersebut
dikumpulkan lalu dialirkan pada baterai laptop yang sedang dipakai. Sehingga
proses ini diharapkan dapat menghemat penggunaan baterai laptop.
Sejauh
ini, penggunaan material piezoelektrik khususnya film PVDF (Polyvinilidene
Flouride) sangatlah luas, tetapi yang utama adalah sebagai aktuator dan sensor.
Aktuator piezoelektrik menggunakan efek converse dari material tersebut.
Sedangkan untuk sensor memanfaatkan efek direct dari piezoelektrik.
Dalam
penerapannya untuk sensor, material piezoelektrik banyak digunakan dalam
aplikasi pengukuran beban dinamis (dynamic loads), seperti pengukuran beban
yang berfluktuasi, getaran, atau beban tumbukan (impact loads). Pengukuran
beban dinamis ini banyak ditemui dalam rekayasa mekanikal, rekayasa struktur,
rekayasa medis, sport engineering dan welfare engineering. Dalam bidang
rekayasa ini dibutuhkan material sensor yang bersifat ringan, fleksibel, yields
strain yang cukup tinggi, cukup kuat menahan tumbukan yang keras serta mudah
dalam hal penanganannya (Prananto, 2009).
Piezoelektrik
juga dapat dimanfaatkan sebagai transformator. DARPA Amerika Serikat juga
telah melakukan proyek pemanfaatan bahan piezoelektrik sebagai sumber
tegangan yang diterapkan pada sepatu boot tentara, yang nantinya daya yang
tersimpan pada sepatu tersebut dapat dipakai oleh penggunya.
Sedangkan
dalam hal penghematan baterai laptop, sejauh ini belum ditemukan alat
(instrumen) khusus sebagai jawabannya. Yang sedang marak diperbincangkan adalah
software penghemat baterai laptop dan sudah banyak digunakan, tetapi efisiensi
penghematannya belum maksimal. Oleh karena itu penulis terdorong untuk mengajukan
gagasan ini.
Melihat
potensi bahan piezoelektrik yang dapat digunakan sebagai sumber tegangan DC,
penulis berkeinginan untuk mengembangkannya. Kali ini dipilih film PVDF
(Polyvinilidene Flouride) sebagai bahan yang digunakan karena film PVDF (Polyvinilidene
Flouride) merupakan salah satu material piezoelektrik yang mudah dibuat, harga
yang terjangkau dan sifat elastis serta piezoelektrisitasnya yang tinggi.
Selain
itu, sejauh ini penelitian mengenai instrumen ataupun cara untuk menghemat
baterai laptop belum berkembang. Padahal, seperti yang diketahui laptop sudah
banyak penggunaannya, bahkan menjadi kebutuhan utama untuk kalangan pekerja
ataupun pelajar.
Dengan
mengkombinasikan potensi film PVDF (Polyvinilidene Flouride) sebagai material
piezoelektrik yang tepat guna serta minimnya pengembangan penelitian mengenai
penghematan baterai laptop, maka penulis mengajukan gagasan tentang “APLIKASI
BAHAN PIEZOELEKTRIK FILM PVDF (Polyvinilidene Flouride) SEBAGAI BAHAN PENGHEMAT
BATERAI PADA LAPTOP”.
Dalam
tahap pelaksanaan, dibutuhkan tempat untuk percobaan awal dalam pemasangan film
PVDF di bawah keyboard laptop, sehingga dibutuhkan kerjasama untuk melaksanaan percobaan di
laboratorium.
Untuk
tahap selanjutnya dibutuhkan kerjasama dengan perusahaan produsen laptop atau
untuk langkah awal dengan distributor laptop guna uji coba untuk produk mereka
di pasaran setelah sebelumnya telah dilakukan uji coba di laboratorium mengenai
kelayakan alat.
Selanjutnya
pihak yang sangat membantu dalam implementasi gagasan ini adalah konsumen atau
pengguna laptop untuk penggunaan laptop dengan tambahan material ini.
Untuk
mengimplementasikan gagasan yang diajukan penulis, maka terlebih dahulu
dilakukan pengujian alat, yang nantinya hasil dari pengujian tesebut dapat digunakan.
Sebelum dilakukan pengujian alat diperlukan persiapan terlebih dahulu, yakni
persiapan pengumpulan bahan dan alat yang akan digunakan.
Alat dan Bahan
·
Material piezoelektrik film PVDF
·
Kabel penghubung
·
Osiloskop
Dalam pengujian
alat perlu diperhatikan sumbu-sumbu dalam film PVDF juga dan cara
menempelkannya pada struktur
KESIMPULAN
Melihat
adanya sifat piezoelektrik pada filmPVDF (Polyvinilidene Flouride) dan
kelebihan yang dimiliki film PVDF penulis ingin mengajukan gagasan tentang
pemanfaatan film PVDF sebagai bahan yang dapat menghemat penggunaan baterai
laptop dengan memanfaatkan sifat piezoelektriknya. Yakni ketika film PVDF yang
ditempelkan di bawah keyboard laptop diberi tekanan oleh pengguna, maka akan menghasilkan
tegangan listrik yang kemudian tegangan tersebut dialirkan pada baterai laptop.
Penerapan
bahan piezoelektrik khusunya film PVDF sudah banyak digunakan, penulis hanya
melakukan pengembangan aplikasinya. Di sini yang diperlukan adalah pengujian
alat, setelah
dilakukan pengujian, hasil yang diperoleh dievaluasi. Apakah telah didapatkan
hasil sesuai dengan target atau keinginan yang diharapkan oleh penulis. Jika
tidak sesuai, dibutuhkan pengujian alat kembali dengan merubah
variabel-variabel tertentu. Setelah itu, jika telah didapatkan hasil yang cukup
memenuhi kebutuhan baru penggunaannya dapat dipublikasikan kepada masyarakat.
Pencapaian
implemetasi gagasan yang diajukan oleh penulis diharapkan dapat memberikan
manfaat kepada masyarakat, khususnya para pengguna laptop dalam peningkatan
nilai kepraktisan dan efisiensi dalam penggunaan laptop. Selain itu,
implementasi gagasan ini juga dapat bermanfaat bagi produsen laptop supaya menigkatkan penjualan laptop
dikarenakan nilai efisiensi dan praktis dari gadget tersebut telah bertambah.
DAFTAR RUJUKAN
Santoso, D. R.
2005. Design of Piezoelectric Sensor for Stress Measurement of Structural
Members. Jurnal : Transaction of Japan Society of naval Architects No 109,
Edisi Maret 2005.
Hananto, Farid
Samsu. 2011. Aplikasi Bahan Piezoelektrik Film PVDF (Polyvinilidene Flouride)
sebagai Sensor Viskositas Zat Cair. Skripsi Mahasiswa S1Universitas Brawijaya
Thompson, Mitchel
L. 2002. On the Material Properties and Constitutive Equation of Piezoelectric
Poly Vinylidene Flouride (PVDF). Drexel University
Setiyan, Eka. 2008.
Film PVDF (Polyvinilidene Flouride) untuk Aplikasi Sensor Piezoelektrik.
Skripsi Mahasiswa Institut Teknologi Bandung
Yudianti, Rike,
dkk. 1996. Pengaruh Tegangan dan Waktu Poling terhadap Konstanta Piezoelektrik
dari Film PVDF yang Ditarik. Buletin IPT, No 1 Vol II edisi April/Mei 1996
Santoso, D. R, dkk.
2011. Application of Piezoelectric Material Film PVDF (Polyvinilidene Flouride)
as Liquid Viscocity Sensor. Jurnal Neutrino Vol 3, No 2, April 2011
Prananto, Dwi.
2009. Karakterisasi Smart Material Polyvinilidene Flouride (PVDF) sebagai
Tranduser Piezoelektrik. www.its.ac.id . ITS Online Library.