PREDIKSI FABRIKASI FERROGEL BERBAHAN DASAR NANOPARTIKEL MAGNETIT (Fe3O4) DARI HASIL SINTESIS PASIR BESI PANTAI UTARA JAWA DALAM KAJIAN STRATEGIS PROXY INDUSTRI

E. A. N Pelupessy SH, MH

Masyarakat Transparansi Indonesia
MTI/870001
PDR4.0

ABSTRAK
Iron sand is one of natural materials that has been widely explored and so far is only used as building materials. This research provides solutions to increase the economic values of iron sand, by preparing ferrogel from iron sand.

The purpose of this research is to prepare Fe3O4 nanoparticles-based-ferrogel from synthetic Fe3O4 prepared from iron sand. The iron sand was obtained from north coast of Eaat Java.

The preparation of synthetic Fe3O4 produced nanoparticles having a size of 82,42 – 110,9 nm . The characterization using XRD indicated that Fe2O4 content in
the iron sand was 30%, and increased to 76% in the synthetic materials. In addition, the synthetic materials has additional phase of Al0.95 Ga0.05. The ferrogel was prepared by mixing the synthetic materials with PVA (Polyphinyl alcohol).

The ferrogel was characterized for its magnetoelasticity properties so that it can be used for artificial muscles. The results of magneto-elasticity ferrogel characterization showed that the higher the concentration of Fe3O4 filler in PVA matrix, the higher the deviation and elongation.

However, the impurity of Al0.95 Ga0.05 in the ferrogel seemed to cause its magnetoelasticity to be less than optimum.

PENDAHULUAN
Alam beserta unsur-unsur biologinya yang kompleks memberikan inspirasi sekaligus
manfaat bagi manusia. Sistem biologis adalah sebuah sistem yang sangat kompleks yang merupakan hasil penciptaan Tuhan yang sangat sempurna dan manusia tidak akan mungkin menirukannya tapi hanya mampu menirukan bagian-bagian kecil dari sistem tersebut.

Biomimetik merupakan suatu cabang ilmu yang dikembangkan untuk menghasilkan
produk-produk teknologi yang menyerupai unsur biologis. Ashley mengangkat isu otot-otot biomimetik yang menyerupai otot-otot biologis. Otot-otot biomimetik ini dihasilkan oleh sebuah bahan polimer, yang disebut polimer elektro-aktif (electroactive polymers, EAPs), yaitu sejenis polimer yang bila distimulasi oleh medan listrik akan memberi sebuah respon mekanik berupa perubahan bentuk (shape chages).

Fenomena ini disebut efek elektro-mekanik. EAPs dapat berfungsi sebagai actuator. Jika ada material yang sensitif terhadap medan listrik maka dapat dipastikan terdapat material yang sensitif terhadap medan magnet.

Tim melakukan penelitian tentang suatu material dari polimer gel (ferrogel) yang sensitif terhadap medan magnet yang bisa berfungsi sebagai actuator dan otot buatan (artificial muscles).

Proses fabrikasi ferrogel bisa dilakukan dengan membuat komposit dari bahan
polimer dan oksida besi (Fe3O4). Pasir besi merupakan salah satu sumber daya alam yang keberadaannya sangat melimpah di Indonesia. Di Pulau Jawa khususnya Jawa Timur, pasir besi banyak terdapat di sepanjang pesisir pantai selatan dan pantai utara. Selama ini, pasir besi ditambang hanya sebagai bahan mentah untuk kemudian dijual langsung sebagai material mentah (raw materials) tanpa adanya pengolahan terlebih dahulu. Proses pembuatan ferrogel membutuhkan filler Fe3O4 dalam ukuran nano, sehingga pasir besi alam yang digunakan dalam penelitian ini menuntut ukuran pasir besi yang sangat halus.

Petani Digital Revolusioner4.0 (PDR4.0) telah melakukan karakterisasi dan inventarisir pasir besi dari pantai utara dan selatan jawa timur, hasilnya menunjukkan bahwa pasir besi pantai utara mempunyai butiran lebih halus daripada pasir besi pantai selatan. Manfaat dari ukuran pasir besi yang lebih halus adalah memudahkan dalam proses sintesis pasir besi dalam ukuran nano.

Dari hasil kalkulasi cepat diatas maka perlu dilakukan penelitian sistemik terukur yang memanfaatkan pasir besi di pantai utara jawa sebagai langkah uji fabrikasi ferrogel berbasis partikel Fe3O4 dalam ukuran nano.

Metode sintesis yang digunakan untuk menghasilkan nano partikel adalah kopresipitasi dimana ferrogel yang dihasilkan dari penelitian ini akan dikarakterisasi fasa kristalnya dan sifat magneto-elastisitasnya.

Produk ferrogel yang dihasilkan dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan pada bidang kedokteran, misalnya hipertermia, maupun otot buatan,
sedangkan dalam bidang robotik bisa menjadi penggerak (actuator).

HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Karakterisasi fasa kristal magnetit (Fe3O4) Pasir besi Pantai utara Jawa Timur

Penelitian ini mengambil tiga lokasi sampel pasir besi yaitu : Banongan (Asembagus Situbondo), Kembang Sambi (Pasir Putih Situbondo) dan Rondo Kuning (Pajarakan Probolinggo).

Penentuan prosentase fasa Fe3O4 dalam penelitian ini menggunakan pendekatan metode Hanawalt. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa kandungan Fe3O4 paling tinggi terdapat di daerah Banongan dengan prosentase 30 %.

Tabel 1
Hasil karakterisasi fasa kristal pasir besi Banongan Asembagus Situbondo

No Fasa    Kristal       Prosentase
1    Fe3O4.                  30 %
2    Al0.95Ga0.05.      24 %
3    (Na0.35Ca0.65)
      (Sc0.35Zn0.65)
      (Si2O6)                  22 %
4.   Fe21   34O32.       24 %

Tabel 2
Hasil karakterisasi fasa kristal pasir besi Kembang Sambi Pasir Putih Situbondo

No    Fasa       Kristal.  Prosentase
1.      Fe3O4.                 13 %
2.      CaMgSi2O6.        84 %
3.      LiBa4Mo2N7.        3 %

Tabel 3. Hasil karakterisasi fasa kristal pasir besi Rondo Kuning Pajarakan Probolinggo

No Fasa.       Kristal.        Prosentase
1    Fe3O4.                         22 %
2    Ca.          0.968
3.   Mg.         0.5783
4.   Fe.          0.230
5.   Ti.           0.59
6.   Al.            7
7.   Si.            8O6.            45 %
8.   KNO.        3.                 24 %
9.   Sc(AlO3)                        9 %

Dari hasil data diatas dapat dinyatakan bahwa kandungan magnetit (Fe3O4) paling
banyak ada di daerah Banongan Situbondo sebesar 30 %, hal inilah yang akan menjadi dasar fabrikasi pasir besi yang akan disintesis menjadi Ferrogel. Dari hasil karakterisasi XRD yang menunjukkan bahwa pasir besi pantai utara jawa jika dihitung rata rata mempunyai kandungan magnetit rendah karena dibawah 50 %, fakta ini akan mempersulit proses sintesis.