Pemantauan dan pengendalian kelembaban lingkungan mendapat perhatian yang semakin luas dari dulu sampai sekarang. Salah satu faktor utama untuk dapat memastikan keakuratan dan kecepatan respon alat penginderaan yang dibuat adalah dengan pemilihan bahan yang sesuai dan proses fabrikasi yang baik. Pada penelitian ini, telah difabrikasi tiga sensor kelembapan kapasitif berbasis material TiO2 dan polimer Ethyl Cellulose (EC) yaitu TiO2 murni, EC-coated TiO2 dan TiO2/EC. Karakterisasi yang dilakukan antara lain XRD, UV-Vis dan EIS. Studi sensor kelembaban terhadap semua sampel sensor diukur pada kelembaban relatif atau Relative Humidity (RH) yang berbeda (RH 11%–96%) pada variasi frekuensi dari 100 Hz-1 MHz. Dari hasil pengukuran respon dinamis diperoleh bahwa seluruh sensor yang difabrikasi telah menunjukkan penginderaan terhadap perubahan kelembapan yang dibuktikan dengan respon kapasitansi dari semua sensor meningkat dan resistansi semua sensor menurun seiring meningkatnya RH. Sensor kelembapan EC-coated TiO2 merupakan sensor kelembapan yang lebih unggul dibandingkan TiO2 dan TiO2/EC dengan rincian hasil kinerja penginderaan yang diperoleh antara lain kapasitansi paling tinggi (111 nF), linearitas yang diperoleh hampir di seluruh rentang kelembapan dengan nilai R2 mendekati 1, histeresis rata-rata sensor paling kecil (0,018%), waktu respon dan waktu pemulihan paling cepat (7,25 s dan 1,63 s), sensitivitas rata-rata paling tinggi (5,6 x 104 %) dan stabilitas sensor baik karena perubahan nilai kapasitansi pada tiap-tiap RH diperoleh kurang dari 4% saat diukur selama 7 hari. Hasil ini juga didukung oleh karakterisasi EIS yang ditunjukkan dengan terbentuknya grafik impedansi semisirkular dan berkurang pada RH 96% yang menandakan terjadinya adsorpsi dan difusi molekul air yang sangat kuat pada lapisan sensing sensor tersebut. Berdasarkan hasil yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa bahan TiO2 yang dilapisi dengan EC (EC-coated TiO2) sangat cocok untuk diaplikasikan pada sensor kelembaban, karena terbukti mampu memperbaiki respon kinerja penginderaan dan proses adsorpsi dari sensor kelembaban TiO2 murni. Frekuensi terbaik pada pengukuran kinerja penginderaan sampel sensor diperoleh pada frekuensi 100 Hz. Hasil ini diharapkan bisa menjadi acuan pada penelitian sensor kelembapan selanjutnya.
Monitoring environment parameters such as humidity have received wide attention from the past up until now. One of the main factors to ensure the accuracy and response speed of the humidity sensor is the selection of appropriate materials and its fabrication process. In this research, three capacitive humidity sensors based on TiO2 material and Ethyl Cellulose (EC) polymer have been fabricated, namely pure TiO2, EC-coated TiO2 and TiO2/EC. Characterizations carried out include XRD, UV-Vis and EIS. Humidity sensor study on all sensor samples measured at different Relative Humidity (RH) (11%-96% RH) at various frequency from 100 Hz-1 MHz. From the results of dynamic response measurements, it is found that all of the fabricated sensors have shown sensing of changes in humidity as evidenced by the capacitance response of all sensor increasing and the resistance of all sensor decreasing with increasing RH. The humidity sensor EC-coated TiO2 is superior to TiO2 and TiO2/EC with details of the sensing performance results obtained, including the highest capacitance (111 nF), linearity obtained in almost the entire humidity range with an R2 value close to 1, the smallest average hysteresis (0.018%), the fastest response time and recovery time (7.25 s and 1.63 s), the highest average sensitivity (5.6 x 104%) and the stability of the sensor is good because the change in the capacitance value at each RH is obtained less than 4% when measured for 7 days. These results are also supported by EIS characterization which is indicated by the formation of a semicircular impedance graph and decreases at 96% RH which indicates the occurrence of very strong adsorption and diffusion of water molecules in the sensing layer of the sensor. Based on the results obtained, it can be concluded that TiO2 coated with EC (EC-coated TiO2) is very suitable to be applied to humidity sensor, because it has been proven to be able to improve responses of the sensing performance and adsorption process of pure TiO2 humidity sensor. The best frequency for measuring the sensing performance of the sensor is obtained at a frequency of 100 Hz. These results are expected to be a reference for future humidity sensor research. |
T-Efriyadi.pdf :: Unduh