Bangunan dan transportasi merupakan bagian terbesar dari konsumsi energi di seluruh dunia dimana bangunan tempat tinggal telah mengkonsumsi sekitar 60% listrik dunia. Sebagian besar energi dikonsumsi melalui sistem pemanas dan pendingin. Jendela kaca merupakan saluran utama ventilasi alami yang memberikan kenyamanan termal pada lingkungan dalam bangunan. Namun, sebagian besar cahaya yang datang telah disalurkan ke dalam gedung, sehingga menyebabkan penumpukan panas, sehingga menyebabkan peningkatan konsumsi energi, khususnya penggunaan AC. Akibatnya, permintaan akan AC meningkat, yang kemudian memerlukan peningkatan konsumsi energi yang besar di kota-kota berpenduduk panas (Cai et al.,2018).
Terdapat sekitar 84% pancaran panas yang diserap saat kaca konvensional mentransmisikan radiasi infra merah (IR), sementara kaca tersebut hanya memantulkan sekitar 16% radiasi IR (Zhang et al., 2022). Perpindahan panas dinamis antara interior dan selubung bangunan menyebabkan fluks energi dari radiasi matahari. Radiasi IR memasuki kaca bangunan, yang menyebabkan peningkatan suhu, yang menyumbang 70% dari total panas. Selain itu, radiasi dekat IR mencakup 43% dari total energi radiasi matahari. Panjang gelombang radiasi dekat-IR berada pada kisaran 0,76 hingga 2,5 mm.
Gambar 1 menunjukkan morfologi permukaan sistem pelapisan pada perbesaran 10mm. Latar belakang gelap menunjukkan permukaan resin homogen dan partikel putih disebut partikel nano-TiO2. Dari gambar, sistem pelapisan T1 ditutupi oleh permukaan homogen yang memiliki kekasaran dan cacat kecil. Nanopartikel nano-TiO2 yang tertanam menciptakan jalur kontak tiga fase atau garis tripel (TL): antarmuka padat-uap, antarmuka padat-cair, dan antarmuka cair-uap. Ketika jumlah pencelupan meningkat, nanopartikel yang tertanam melekat kuat pada permukaan substrat. Itu telah diamati bahwa lapisan T2 terdiri dari permukaan yang heterogen karena tingginya jumlah nano-TiO2 yang tertanam.
Partikel nano yang tertanam meningkatkan kekasaran permukaan yang menciptakan kantong udara pada antarmuka padat-cair-udara. Lapisan T2 menunjukkan nanopartikel tertanam seragam yang dibangun dari proses pelapisan ganda dimana permukaan kasar heterogen terdiri dari sebagian kecil udara yang terperangkap dan sebagian kecil permukaan padat. Namun lapisan T3 menunjukkan adanya aglomerasi partikel nano-TiO2 karena jarak antar nanopartikel yang lebih kecil. Karena jarak nanopartikel lebih kecil, jumlah partikel yang diendapkan dalam satuan luas lebih tinggi, maka nanopartikel memiliki kecenderungan tinggi untuk menggumpal pada tingkat pembebanan yang tinggi (Ramezanzadeh et al., 2011; Altemimi et al.,2017).
Gambar 2 menunjukkan spektrum EDX sistem pelapisan yang mengandung unsur titanium (Ti), silikon (Si), oksigen (O), karbon (C) dan nitrogen (N). Dari gambar tersebut terlihat bahwa persentase berat (t.%) Ti adalah yang tertinggi pada lapisan T3, karena tingginya jumlah partikel nano-TiO2. Ti yang terdeteksi pada T1 dan T2 masing-masing tercatat sekitar 48,25Wt.% dan 53,09 Wt.%. Namun,% Berat C dan O menurun seiring dengan meningkatnya jumlah nano-TiO2.
Lapisan ini dikembangkan menggunakan PPG dan nano-TiO2 melalui proses solgel. Lapisan yang dikembangkan terdiri dari jumlah lapisan tipis yang berbeda-beda karena perbedaan waktu perendaman selama proses fabrikasi dip-coating. Perendaman kaca satu kali diberi label lapisan T1, perendaman kaca dua kali diberi label sebagai lapisan T2 dan perendaman kaca tiga kali diberi label sebagai lapisan T3.
Perbedaan waktu perendaman kaca menunjukkan adanya variasi jumlah nano-TiO2 yang diendapkan pada antarmuka padat-cair-udara. Lapisan T2 memiliki lapisan nano-TiO2 yang seragam, menunjukkan formulasi pencampuran PPG: nano-TiO2 yang hebat.
Dalam hal sifat hidrofilisitas, lapisan T3 menunjukkan pembacaan nilai WCA terendah pada 40,50°, karena energi permukaan yang lebih tinggi pada 61,73mN/m. Lapisan T3 juga menunjukkan sifat serapan terbesar di antara sistem pelapisan yang disiapkan pada daerah UV-visibel. Nilai serapan tercatat sekitar 1,80, 0,30 dan 0,26% pada panjang gelombang masing-masing 280–314 nm, 315–400 nm dan 400–800 nm.
Sistem pelapisan T2 mencatat transmisi terbaik dimana nilai transmisinya sekitar 58,17 dan 75,00% pada panjang gelombang masing-masing 300–400 nm dan 400–800 nm. Pada saat yang sama, lapisan T2 memiliki reflektansi yang besar di wilayah UV dan wilayah dekat IR. Pada panjang gelombang 200–400 nm, nilai reflektansi tercatat sebesar 16,47%. Di wilayah dekat IR, nilai reflektansi rata-rata tercatat sebesar 2,77 dan 2,73% pada panjang gelombang masing-masing 800–1.500 nm dan 1.500–2.500 nm.
Penulis: Lilik Jamilatul Awalin, ST, SPd, MT, PhD.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.emerald.com/insight/content/doi/10.1108/PRT-02-2023-0017/full/html
Syafiq, A., Awalin, L. J., Ali, S., & Arif, M. (2023). Study of transmission and reflection of hydrophilic transparent nano-titanium dioxide coating. Pigment & Resin Technology.
