Kevlar

Serat Kevlar adalah merek dagang yang inovatif dari DuPont. Aramid (Kevlar) adalah suatu Material yang ditemukan tahun 1964, oleh Stephanie Kwolek, seorang ahli kimia berkebangsaan Amerika, yang bekerja sebagai peneliti pada perusahaan DuPont. Aramid adalah kependekan dari kata aromatic polyamide. Aramid memiliki struktur yang kuat, alot (tough), memiliki sifat peredam yang bagus (vibration damping), tahan terhadap asam (acid) dan basa (leach) dan selain itu dapat menahan panas hingga 370°C, sehingga tidak mudah terbakar.

Karena sifatnya yang demikian, aramid juga digunakan di bidang pesawat terbang, tank, dan antariksa (roket).Produk yang dipasarkan dikenal dengan nama Kevlar. Kevlar memiliki berat yang ringan, tapi 5 kali lebih kuat dibandingkan besi.

Dengan teknologi tinggi yang menggabungkan antara kekuatan dengan berat yang cukup ringan untuk membantu meningkatkan kinerja dari berbagai produk konsumen, industri maupun Militer. Ringan dan fleksibel adalah sifat kevlar, Kevlar telah berkembang lebih dari empat dekade dari inovasinya.

Sifat-sifat

Kevlar adalah salah satu tipe aramida, yang terdiri dari rantai panjang polimer dengan orientasi paralel. Aramida sendiri merupakan suatu serat sintetik yang berupa rantai panjang poliamida sintetik dengan paling sedikit 85 persen sambungan amidanya menempel secara langsung pada dua rantai aromatik (gugus amida dan gugus aromatik berselang-seling). Kekuatan kevlar diperoleh dari ikatan hidrogen intra-molekuler dan interaksi tumpukan aromatik-aromatik antar lembaran. Interaksi-interaksi ini lebih kuat daripada interaksi Van der Waals yang terdapat dalam polimer-polimer sintetik lain dan serat-serat seperti dyneema (serat yang terbuat dari rantai polietilena yang sangat panjang, yang tersusun searah). Keberadaan garam-garam dan impuritis lain, biasanya kalsium, dapat mengganggu interaksi pada lembaran polimer dan harus dihilangkan dalam proses produksi. Kevlar terdiri dari molekul-molekul yang relatif rigid, yang membentuk struktur seperti lembaran-lembaran datar pada protein sutra.

Dari sifat-sifat tersebut diperoleh serat dengan kekuatan mekanik yang tinggi dan tahan terhadap panas. Kevlar mempunyai gugus-gugus bebas yang dapat membentuk ikatan hidrogen pada bagian luarnya, sehingga dapat mengabsorp air dan mempunyai sifat ’basah’ yang baik. Hal ini juga menjadikannya terasa lebih alami dan ‘lengket’ dibandingkan dengan polimer pada umumnya, seperti polietilen.

Produksi

Kevlar disintesis dari monomer 1, 4-fenildiamin (para-fenilendiamin) dan tereftaloil klorida. Hasilnya adalah polimer aromatik amida (aramida) dengan cincin benzena dan gugus amida yang berselang-seling. Dengan langkah produksi ini, diperoleh lembaran polimer yang tergabung secara acak. Untuk membuat kevlar, bahan-bahan dilarutkan dan diaduk, menghasilkan rantai polimer yang berorientasi membentuk serat.

Susunan/Struktur Kimia dari Kevlar

Soft body armor umumnya sekarang terbuat dari serat aramid (aramid fibres)

Gambar: ikatan molekul aramid

Gambar: Anyaman serat ini umumnya dikenal dipasaran dengan nama Kevlar

Salah Satu contoh Prinsip Kerja Baju Anti Peluru dari serat Kevlar

Prinsip kerjanya adalah dengan mengurangi sebanyak mungkin lontaran energi kinetik peluru, dengan cara menggunakan lapisan-lapisan kevlar untuk menyerap energi laju tersebut dan memecahnya kepenampang baju yang luas, sehingga energi tersebut tidak cukup lagi untuk membuat peluru dapat menembus baju.

Dalam menyerap laju energi peluru, baju (kevlar) mengalami deformasi yang menekan ke arah dalam (shock wave), tekanan kedalam ini akan diteruskan sehingga mengenai tubuh pengguna.

Batas maksimal penekanan kedalam tidak boleh lebih dari 4,4 cm (44 mm). Jika batasan tersebut dilewati, maka pengguna baju akan mengalami luka dalam (internal organs injuries), yang tentunya akan membahayakan keselamatan jiwa.

Gambar: Serapan laju energi peluru yang menyebabkan lapisan kevlar mengalami deformasi.

Analoginya seperti laju bola yang dapat ditahan oleh jaring gawang. Jaring gawang terdiri dari rangkaian tali yang saling terhubung satu sama lain. Apabila bola tertangkap oleh jaring gawang, maka energi laju (kinetik) bola tersebut akan diserap oleh jaring gawang, yang menyebabkan tali disekitarnya bertambah panjang (extend) dan kemudian tekanan (tarikan) tali akan dialirkan ke tiang gawang.

Gambar: Deformasi kevlar yang menekan tubuh pengguna baju

Gambar diatas menunjukan bahwa anggapan pemakai baju anti peluru dapat terhindar sepenuhnya dari cidera yang dihasilkan oleh tembakan adalah salah !. Perlu ditekankan sekali lagi, bahwa fungsi utama baju anti peluru hanyalah untuk menahan peluru!! Sehingga peluru tidak sampai masuk kedalam tubuh pemakai baju, yang dapat menyebabkan kematian. Tidak jarang akibat "tekanan" yang ditimbulkan peluru tadi, pemakai baju akan menderita luka memar (blunt force trauma) hingga patah tulang.

oleh : imam Rahmad Raharja

Daftar Pustaka

http://en.wikipedia.org/wiki/Kevlar

http://www.ideafinder.com/history/inventions/kevlar.htm

http://www.chem-is-try.org

http://kimiadahsyat.blogspot.com/2009/07/kevlar-sebagai-bahan-rompi-anti-peluru.html

http://adithgeek.wordpress.com/2009/10/18/aplikasi-polimer-dalam-bidang-pertahanan-dan-keamanan/

Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS)

Liquid Chromatograpy – Mass Spectroscopy adalah dua  alat yang digabungkan menjadi satu, yang berfungsi untuk memisahkan beberapa senyawa atau campuran senyawa berdasarkan kepolarannya (prinsip kerja kromatografi), dimana setelah campuran senyawa tersebut terpisah, maka senyawa yang murni akan diidentifikasi berat molekulnya. Data yang didapatkan adalah berat molekul ditambah beberapa muatan dan berat molekul pelarut.

Adapun cara kerja liquid chromatograpy adalah sama dengan HPLC atau liquid chromatograpy lain, adalah :

a.       Analit bersama dengan eluen dari syringe pump atau LC masuk ke dalam cappilary. Di dalam cappilary terdapat anoda (kutup negatif) pada taylor cone dan katoda (kutup negatif) di dekat masukan analit dan eluen. Kutup ini berfungsi agar muatan yang berkumpul pada taylor cone adalah muatan positif sehingga nantinya saat terjadi penyemprotan dan terbentuk droplet (tetes – tetes) tidak bergabung – gabung menjadi droplet yang lebih besar lagi.

b.      Analit dan solven(eluen) disemprotkan melalui taylor cone.

      Akan terbentuk droplet – droplet dimana droplet – droplet itu akan mengalami tahap evaporasi solven untuk mengurangi solven yang menempel di analit. Karena suatu saat, apabila terjadi evaporasi secara terus menerus maka solven yang meliputi analit terkungkung dalam muatan positif yang berlebih, dalam bahasa Inggris tahap seperti ini disebut the ‘rayleigh’  limit is reached, maka akan terjadi explosion yang disebut coulombic explosion dimana akan terjadi pemecahan droplet (tetesan) tadi. Ada beberapa kemungkinan yang terjadi pada droplet – droplet tersebut, yaitu :

1)         analit akan tertambahi satu muatan positif

2)         analit akan tertambahi beberapa muatan positif

3)         analit akan tertambahi satu muatan positif dan satu molekul solven

4)         analit akan tertambahi satu muatan positif dan beberapa molekul solven

5)         analit akant tertambahi beberapa muatan positif dan beberapa molekul solven.

c.       Droplet yang mengalami coulombic exsploison tersebut akan masuk ke dalam cone dimana di sisi kiri dan kanannya sudah mengalir gas Nitrogen (N₂). Gas ini berfungsi agar analit yang terjadi tadi stabil dalam bentuknya dan tidak terganggu oleh pengaruh gas oksigen. Droplet masuk ke dalam cappilary transfer lalu akan dianalisis melalui mass spectrometer.

Muatan positif pada solven berasal dari ion-ion Na⁺, Li⁺, K⁺, NH₄⁺, dan kation lain. Oleh karena pada daerah taylorcone dalam capillary nedle bermuatan negatif,maka analit dalam solven yang memiliki muatan positif akan berkumpul didaerah taylorcone.  Akibatnya pada saat penyemprotan tetesan-tetesan (droplet) permukaanya memiliki muatan positif, dan masing-masing tetesan (droplet) tidak saling menempel lagi (membentuk tetesan yang lebih besar). Pada spektra sering terjadi penambahan berat molekul ion-ion tersebut disamping penambahan berat molekul atau biasanya ditulis dengan [M + molekul ion-ion]. Kemungkinan ion molekul yang terdeteksi di mass spectroscopy adalah [M + H⁺], [M - H⁺], serta analit dengan tambahan seperti Na⁺, K⁺, H₃O⁺, NH₄⁺, dan molekul dari fase gerak ( LC-MS book, Audrey, 2003).