Nama : Muh Fadhil AlbabNPM : 1206217414

TUGAS 1 Advanced Materials

NANO-GENERATOR – PIEZOELEKTRIK”Harvesting Energy from The Nature”

Piezoelektrik merupakan suatu fenomena dimana suatu material dapat menghasilkan listrik melalui suatu getaran yang sifatnya dinamis. Secara etimologi, piezoelektrik berasal dari bahasa yunani yang terdiri dari 2 kata yaitu, piezo dan electric. Piezin yang berarti diperas atau ditekan sedangkan electric yang berarti listrik. Bahan piezoelektrik pertama kali ditemukan oleh Jacques dan Marie Curie pada tahun 1880-an. Jadi bisa diartikan bahwa piezoelektrik adalah kemampuan suatu material untuk mengubah suatu kompresi/dorongan/tekanan menjadi suatu energy listrik.

Saat ini aplikasi material piezoelektrik secara komersial digunakan oleh Innowattech, Ltd. Technion I.I.T,.Technion City, Haifa, ISRAEL. Pengaplikasiannya untuk pengganti bantalan rel kereta dan untuk jalan-jalan besar di Israel sebagai penghasil listrik ramah lingkungan dan unlimited source.

Namun kelemahan yang dimiliki oleh material piezoelektrik adalah ketidakmampuan untuk mengkonversi energy yang statis dan efisiensi yang tidak baik. Oleh karena itu, para peneliti saat ini mengembangkan suatu material piezoelektrik dengan memodifikasi dengan material berskala nano (lihat gbr.2). Hal ini meningkatkan efisiensi dari material tersebut. Secara skematis bisa dilihat dari gambar berikut

Gambar 1. Prinsip dasar Nanogenerator.(a) An AFT tip is swept through the tip of the nanowire, (b) The nanowire is integrated with the counter electrode with AFT tip-like grating. As of (a), the electrons are transported from the compressed portion of nanowire to the counter electrode because of Schottky contact.

Material Piezoelektrik

Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis. Bahan piezoelektrik alami diantaranya: Kuarsa (Quartz, SiO2), berlinite, turmalin dan garam rossel. Bahan piezoelektrik buatan diantaranya: Barium titanate (BaTiO3), Lead zirconium titanate (PZT), Lead titanate (PbTiO3) dsb.

Prinsip kerja dari Nano-generator Piezoelektrik adalah bahan Piezoelektrik yang berasal dari keramik yang terpolarisasi sehingga beberapa bagian molekul bermuatan positif dan sebagian yang lain bermuatan negative membentuk elektroda elektroda yang menempel pada dua sisi yang berlawanan‐ dan menghasilkan medan listrik material yang dapat berubah akibat gaya mekanik. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur Kristal materi. Penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi. Fenomena ini disebut electrostriction (efek piezoelektrik).

Pengaplikasian di Universitas Indonesia

Menurut saya, nanogenerator piezoleelektrik sangat feasible untuk diaplikasikan di kampus UI. Berdasarkan analisa dan literature yang saya baca sebelumnya, terkait material yang digunakan sangatlah sederhana dan bisa dibuat ataupun ditemukan di lingkungan sekitar. Untuk pengaplikasiannya, misalnya untuk jalanan di Universitas Indonesia bisa ditanamkan material piezoelektrik di jalannya seperti yang telah diterapkan oleh Innowattech Ltd. Untuk scope yang lebih kecil, bisa diterapkan pada jalan setapak yang ada di halte teknik menuju lobby K, atau jalan yang menghubungkan antar departemen di fakultas teknik Universitas Indonesia. Batakonya bisa diganti dengan material piezoelektrik sehingga bisa mengumpulkan energy listrik untuk menyalakan lampu

lampu jalan di sekitar FT. Meskipun mungkin energinya tidak seberapa tapi dengan studi dan penelitian yang lebih dalam dan keterlibatan semua pihak terkait, hal ini akan sangat berguna sebagai salah satu alternative energy masa depan, mengingat saat ini dunia gencar-gencarnya mencari renewable energy resource yang friendly environment

Reference :

Handbook of Tables for Applied engineering science, 2nd ed., CRC Press, Boca Raton, FL (1973)

A. J. Moulson and J. M. Herbert, Electroceramics, Chapman and Hall, London (1990)

Z.L. Wang, Nanogenerators for Self-Powered Devices and Systems, Georgia Institute of Technology, SMARTech Digital Repository, USA (2011)

Zhong Lin Wang and Jinhui Song, "Piezoelectric Nanogenerators Based on Zinc Oxide Nanowire Arrays," Science 312, 242

Myeong Lok Seol and Jeo-yon kim, “Piezoelectric nanogenerator with a nanoforest structure,” Nano Energy (2013) 2 : 1142–1148

Innowattech, Ltd. “Harvesting energy system.” http://www.innowattech.co.il/index.aspx (diakses tanggal 8 september 2014)

Elins. “Nanogenerator.” http://bem.sttn-batan.ac.id/artikel/elins/nanogenerator.html (diakses tanggal 8 september 2014)