Isolator merupakan bahan penyekat atau sering disebut dengan istilah isolasi adalah suatu bahan yang digunakan dengan tujuan agar dapat memisahkan bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Sehingga untuk bahan penyekat ini perlu diperhatikan mengenai sifat-sifat dari bahan tersebut, sepeti : sifat listrik, sifat mekanis, sifat termal,ketahanan terhadap bahan kimia, dan lain-lain.
Di bawah ini merupakan sifat-sifat dari bahan isolator :
a. Sifat Listrik yaitu suatu bahan yang mempunyai tahanan jenis listrik yang besar agar dapat mencegah terjadinya rambatan atau kebocoran arus listrik antara hantaran yang berbeda tegangan atau dengan tanah. Karena pada kenyataannya sering terjadi kebocoran, maka harus dibatasi sampai sekecil-kecilnya, agar tidak melebihi batas yang ditentukan oleh peraturan yang berlaku (PUIL : peraturan umum instalasi listrik).
a. Sifat Listrik yaitu suatu bahan yang mempunyai tahanan jenis listrik yang besar agar dapat mencegah terjadinya rambatan atau kebocoran arus listrik antara hantaran yang berbeda tegangan atau dengan tanah. Karena pada kenyataannya sering terjadi kebocoran, maka harus dibatasi sampai sekecil-kecilnya, agar tidak melebihi batas yang ditentukan oleh peraturan yang berlaku (PUIL : peraturan umum instalasi listrik).
b. Sifat Mekanis mengingat sangat luasnya pemakaian bahan penyekat, maka perlu dipertimbangkankekuatannya supaya dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan karena akibat salah pemakaian. Misal memerlukan bahan yang tahan terhadap tarikan, maka dipilih bahan dari kain bukan dari kertas karena lain lebih kuat daripada kertas.
c. Sifat Termis panas yang timbul pada bahan akibat arus listrik atau arus gaya magnit berpenga-ruh kepada penyekat termasuk pengaruh panas dari luar sekitarnya.Apabila panas yang terjadi cukup tinggi, maka diperlukan pemakaian penyekat yang tepat agar panas tersebut tidak merusak penyekatnya.
d. Sifat Kimia akibat panas yang cukup tinggi dapat mengubah susunan kimianya, begitu pula kelembaban udara atau basah disekitarnya. Apabila kelembaban dan keadaan basah tidak dapat dihindari, maka harus memilih bahan penyekat yang tahan air, termasuk juga kemungkinan adanya pengaruh zat-zat yang merusak seperti : gas, asam, garam,alkali, dan sebagainya.
Bentuk penyekat menyerupai dengan bentuk benda pada umumnya, yaitu : padat,cair, dan gas sesuai dengan kebutuhannya.
a. Ada beberapa macam penyekat bentuk padat sesuai dengan asalnya, diantaranya : (1) Bahan tambang, seperti : batua pualam, asbes, mika, mekanit, mikafolium,mikalek, dan sebagainya (2) Bahan berserat, seperti : benang, kain, (tekstil), kertas, prespan, kayu, dll (3) Gelas dan keramik (4) Plastik (5) Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya (6) Bahan -bahan lain yang dipadatkan.
b. Penyekat bentuk cair penyekat dalam bentuk cair ini yang paling banyak digunakan adalah minyak transformator dan macam-macam minyak hasil bumi.
c. Penyekat bentuk gas penyekat dalam bentuk gas ini dapat dikelompokkan ke dalam : udara dan gas -gaslain, seperti : Nitrogen, Hidrogen dan Carbondioksida (CO2), dan lain-lain.
Pembagian kelas bahan penyekat berdasarkan suhu maksimum yang diizinkannya, maka bahan penyekat listrik dapat dibagi menjadi : (1) Kelas yang termasuk dalam kelas ini adalah bahan berserat organis (seperti kertas, karton,katun, sutera, dan sebagainya) yang tidak dicelup dalam bahan pernis atau bahanpencelup laiinya. Termasuk juga bahan termoplastik yang dapat lunak pada suhurendah (2) Kelas AYaitu bahan berserat dari kelas Y yang telah dicelup dalam pernis atau kompon atauyang terendam dalam cairan dielektrikum (seperti penyekat fiber pada transformatoryang terendam minyak). Bahan -bahan ini adalah katun, sutera, dan kertas yang telahdicelum, termasuk kawat email (enamel) yang terlapis damar-oleo dan damanpolyamide (3) Kelas E yaitu bahan penyekat kawat enamel yang memakai bahan pengikat polyvinylformal,polyurethene dan damar epoxy dan bahan pengikat lain sejenis dengan bahanselulosa, pertinaks dan tekstolit, film triacetate, film dan serat polyethyleneterephthalate (4) Kelas B yaitu bahan bukan organik (seperti : mika, gelas, fiber, asbes) yang dicelup ataudirekat menjadi satu dengan pernis atau kompon, dan biasanya tahan panas (dengandasar minyak pengering, bitumin sirlak, bakelit, dan sebagainya) (5) Kelas F yaitu bahan bukan organik yang dicelup atau direkat menjadi satu dengan eposide,polyurethane atau pernis lain yang tahan panas tinggi (6) Kelas H yaitu semua bahan komposisi bahan dasar mika, asbes dan gelas fiber dicelup dalamsilikon dan tidak mengandung sesuatu bahan organis seperti kertas, katun dll (7) Kelas C yaitu bahan bukan organik yang tidak dicelup dan tidak terikat dengan zat-zatorganik, seperti : mika, mikanit, yang tahan panas (menggunakan bahan pengikatbukan organik), mikalek, gelas dan bahan keramik. Hanya satu bahan organis sajayang termasuk kelas C yaitu polytetrafluoroethylene (teflon).
Pembagian kelas bahan penyekat berdasarkan suhu maksimum yang diizinkannya, maka bahan penyekat listrik dapat dibagi menjadi : (1) Kelas yang termasuk dalam kelas ini adalah bahan berserat organis (seperti kertas, karton,katun, sutera, dan sebagainya) yang tidak dicelup dalam bahan pernis atau bahanpencelup laiinya. Termasuk juga bahan termoplastik yang dapat lunak pada suhurendah (2) Kelas AYaitu bahan berserat dari kelas Y yang telah dicelup dalam pernis atau kompon atauyang terendam dalam cairan dielektrikum (seperti penyekat fiber pada transformatoryang terendam minyak). Bahan -bahan ini adalah katun, sutera, dan kertas yang telahdicelum, termasuk kawat email (enamel) yang terlapis damar-oleo dan damanpolyamide (3) Kelas E yaitu bahan penyekat kawat enamel yang memakai bahan pengikat polyvinylformal,polyurethene dan damar epoxy dan bahan pengikat lain sejenis dengan bahanselulosa, pertinaks dan tekstolit, film triacetate, film dan serat polyethyleneterephthalate (4) Kelas B yaitu bahan bukan organik (seperti : mika, gelas, fiber, asbes) yang dicelup ataudirekat menjadi satu dengan pernis atau kompon, dan biasanya tahan panas (dengandasar minyak pengering, bitumin sirlak, bakelit, dan sebagainya) (5) Kelas F yaitu bahan bukan organik yang dicelup atau direkat menjadi satu dengan eposide,polyurethane atau pernis lain yang tahan panas tinggi (6) Kelas H yaitu semua bahan komposisi bahan dasar mika, asbes dan gelas fiber dicelup dalamsilikon dan tidak mengandung sesuatu bahan organis seperti kertas, katun dll (7) Kelas C yaitu bahan bukan organik yang tidak dicelup dan tidak terikat dengan zat-zatorganik, seperti : mika, mikanit, yang tahan panas (menggunakan bahan pengikatbukan organik), mikalek, gelas dan bahan keramik. Hanya satu bahan organis sajayang termasuk kelas C yaitu polytetrafluoroethylene (teflon).
Dan disini yang akan saya bahas adalah bahan isolasi berupa benang, benang merupakan hasil pemintalan pertama dari sebuah kapas yang berserat cukup panjang, setelah biji-bijinya yang menempel dipisahkan terlebih dahulu.
Benang berasal dari serat yang dipintal. Jenis-jenis benang dapat diketahui dari:
1. Berdasarkan Urutan Prosesnya.
a. Carded Yarn (benang garuk) yang bahan bakunya berasal dari cotton, rayon dan plyester.
b. Combed Yarn (benang sisir) yang bahan bakunya adalah cotton.
c. Blended Yarn (benang campur) yang bahan bakunya campuran antara dua jenis serat, yaitu polyester dengan rayon atau polyester dengan cotton atau rayon dengan cotton.
d. Open End Yarn (OE) yang bahan bakunya adalah cotton dan polyester.
- Berdasarkan Konstruksinya.
- Single Yarn (benang tunggal) adalah benang yang terdiri dari satu helai.
- Double Yarn (benang rangkap) adalah benang yang terdiri dari dua benang atau lebih tanpa di twist.
- Multifold Yarn (benang gintir) adalah benang yang terdiri dari dua helai atau lebih yang dijadikan satu dengan diberi twist.
- Berdasarkan Panjang Seratnya.
- Staple Yarn (benang staple) adalah benang yang tersusun dari serat staple atau serat buatan dalam bentuk staple.
- Filament Yarn (benang filament) adalah benang yang tersusun dari serat buatan yang berupa filament.
- Berdasarkan Penggunaannya.
- Warp Yarn (benang lusi) adalah benang yang digunakan untuk arah panjang kain pada proses weaving.
- Weft Yarn (benang pakan) adalah benang yang digunakan untuk arah lebar kain pada proses weaving.
- Knitting Yarn (benang rajut) adalah benang yang digunakan untuk pembuatan kain rajut (knitting fabric).
- Sewing Thread (benang jahit) adalah benang yang digunakan untuk menjahit.
- Fancy Yarn (benang hias) adalah benang yang dibuat dengan efek hias pada twistnya, antara lain seperti slub yarn.
- Berdasarkan Bahan Bakunya, yaitu: benang cotton, benang polyester, benang rayon, benang nylon, benang akrilik, benang polipropilen, benang R/C (benang rayon/cotton), benang T/R (benang polyester/rayon), benang T/C (benang polyester/cotton), dan lain-lain.
Dari kumpulan benang ini dapat dibuat tali, pita, dan kain tenun, yang selanjutnya disebut dengan tekstil. Dalam bidang kelistrikan banyak digunakan sebagai penyekat kawat. Pemakaian benang banyak dipakai untuk penyekat kawat halus yang digunakan dalam pembuatan pesawat-pesawat cermat seperti pengukuran listrik, namun sekarang banyak digunakan benang sintetis dari bahan plastik,gelas, dan sebagainya karena lebih kuat dan tahan panas
Teori dasar dari benang sebagai isolator adalah
Jika salah satu ujung kawat tembaga dihubungkan pada tombol sebuah elektroskop, dan yang satu lagi dibelitkan pada sebatang gelas, dan jika kemudian sebatang karet disentuhkan pada ujung kawat yang berada dekat batang gelas itu, daun-daun elektroskop akan menjarang. Bisa dijelaskan bahwa ada perpindahan muatan melalui/ lewat kawat selanjutnya disebut dengan konduktor/penghantar.
Aplikasi benang sebagai bahan isolator dalam kehidupan sehari-hari adalah
Ø Lampu dioda dari hibridisasi benang nano seng oksida (ZnO) dengan polimer organik
Perkembangan teknologi lampu dioda (LED) menggunakan bahan inorganik yang fleksibel dan lentur telah mampu direalisasikan dengan menggunakan ZnO yang berbentuk benang nano yang bertindak sebagai komponen optis.
Diawali oleh emisi sinar ultra violet(uv) dengan panjang gelombang 393 nm dari benang nano ZnO, para peneliti kini telah menemukan spectrum yang berada pada rentang cahaya tampak hingga mendekati sinar infra merah (500-1100 nm) mampu dihasilkan oleh LED yang berbasiskan benang nano dari ZnO.
Gambar 1. Diagram dari struktur LED berbasis benang nano pada substrate plastik
Penemuan ini di pelopori oleh Prof. Rolf Könenkamp dari Portland State University in Oregon. Hasil penemuannya melaporkan bahwa LED dari bahan inorganik diprediksikan menjadi alternative masa depan untuk menggantikan semua perangkat elektronik dan photonic dari bahan organic.
Penemuan ini di pelopori oleh Prof. Rolf Könenkamp dari Portland State University in Oregon. Hasil penemuannya melaporkan bahwa LED dari bahan inorganik diprediksikan menjadi alternative masa depan untuk menggantikan semua perangkat elektronik dan photonic dari bahan organic.
Struktur dari divais LED berbasiskan benang nano yang lentur dapat di lihat pada gambar 1. Dari gambar tersebut benang nano ZnO ditumbuhkan diatas substrate polyethylene terephtalate (bahan plastic) yang telah dilapisi oleh indium tin okside (ITO). Kristal tunggal benang nano tersebut ditumbuhkan dengan metode elektrodeposisi dengan temperature 80om dan diameter 70-120 nm. Lalu benang-benang nano tersebut di lapisi dengan lapisan tipis polysterene sebagai isolator yang mengisi tiap celah diantara benang-benang nano. Lapisan tipis polysterene melapisi benang nano dengan ketebalan kira-kira 10 nm. Proses pengisian celah atau pelapisan benang-benang nano tersebut menggunakan metodemC di atas ITO. Proses penumbuhan kira-kira memakan waktu satu jam dengan arah tumbuh vertical dan homogeny. Dari hasil karakterisasi, panjang benang nano rata-rata 2 spin coating. Lalu bagian atas dilapisi pula menggunakan poly(3,4-ethylene-dioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PEDOT/PSS, selanjutnya dilapisi emas (sebagai kontak Ohmic) yang berperan sebagai anoda (elektroda positif).
Gambar 2. Benang-benang nano ZnO yang berada dilapisi oleh lapisan tipis polystyrene
Dari penelitian lebih lanjut, ternyata benang-benang nano ZnO tersebut melekat sangat kuat diatas substrate meskipun dibengkokan dengan jari-jari kelengkungan <10 μm.
Dari sisi intensitas cahaya yang diemisikan, LED benang nano yang berada diatas substrate plastic memancarkan cahaya dengan intensitas lebih rendah dibandingkan diatas substrate gelas. Namun demikian distribusi spectrum cahaya yang teramati dari elektroluminisensi memiliki kemiripan yaitu berada di rentang cahaya tampak.
Penemuan ini mengindikasikan bahwa hibridisasi teknologi nano dengan polimer organic memiliki potensi untuk dikembangkan dalam ranah aplikasi optoelektronika di masa depan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar