STUDI PENGARUH LAPISAN GRAPHENE TERHADAP PEMBENTUKAN LAPISAN OKSIDA PADA STAINLESS STEEL MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI REFLEKTANSI UV-VIS

RIZKY PRATAMA NUGROHO, Dr. Iman Santoso, S.Si., M.Sc.; Dr.Eng. Fahrudin Nugroho, S.Si., M.Si.

2019 | Skripsi | S1 FISIKA

Studi pengaruh lapisan graphene terhadap pembentukan lapisan oksida pada stainless steel (SS) menggunakan spektroskopi reflektansi UV-Vis telah dilakukan. SS dilapisi graphene dengan metode transfer graphene dari substrat Cu menggunakan Polymethylmethacrylate (PMMA). Untuk mengetahui kualitas transfer graphene dan tebal residu PMMA dilakukan pengukuran spektrum transmitansi dan simulasi optik dari quartz yang dilapisi graphene. Lapisan oksida yang terdiri dari Cr2O3 dan Fe2O3 terbentuk melalui reaksi kimia antara SS dan oksigen diudara pada suhu 400°C dengan variasi waktu pemanasan selama 30 menit, 60 menit, dan 90 menit. Pengukuran spektrum reflektansi SS dan SS/Gr dilakukan pada sudut datang cahaya 0°. Perbedaan spektrum reflektansi yang dihasilkan terjadi akibat adanya perubahan ketebalan dan fraksi lapisan oksida selama proses pemanasan. Untuk mengetahui tebal dan fraksi lapisan oksida dilakukan simulasi optik menggunakan persamaan Fresnel dimana indeks bias lapisan oksida diperoleh menggunakan teori medium efektif. Pada simulasi optik dilakukan fitting dengan mengubah parameter tebal dan fraksi lapisan oksida. Dari hasil simulasi optik diperoleh bahwa tebal lapisan oksida pada SS terlapisi graphene (SS/Gr) lebih kecil dibandingkan SS tanpa lapisan graphene (SS) dan fraksi Cr2O3 pada SS/Gr lebih besar dibandingkan SS. Hal ini menunjukan bahwa lapisan graphene mampu menghambat proses oksidasi dan pembentukan oksida Fe2O3 sehingga graphene dapat digunakan sebagai lapisan pelindung.

Study of graphene layer effect on the formation of oxide layer on stainless steel (SS) using UV-Vis reflectance spectroscopy has been performed. Graphene layer on Cu transferred into SS using Polymethylmethacrylate (PMMA). To find out the quality of transferred graphene and thickness of PMMA residues, transmittance spectrum and optical simulation of quartz coated graphene were measured. Oxide layer consisting Cr2O3 dan Fe2O3 is formed through chemical reaction between SS and oxygen in air at temperature 400°C with different heating time of 30 min, 60 min, and 90 min. Reflectance spectrum of SS and SS/Gr were measured at incident angle 0°. The difference in reflectance spectrum occurs due to changes in thickness and fraction of the oxide layer during the heating process. To find out the thickness and fraction of the oxide layer, an optical simulation was carried out using the Fresnel equation where the refractive index of the oxide layer was obtained using effective medium theory. In optical simulation, the fitting is done by changing the thickness and fraction of the oxide layer. The results show that the thickness of the oxide layer in SS coated graphene (SS/Gr) is smaller than bare SS (SS) and fraction of Cr2O3 in SS/Gr is greater than SS which mean graphene layer is able to inhibit oxidation process and formation of Fe2O3 oxides so graphene can be used as a protective coating.

Kata Kunci : Graphene, Stainless Steel, PMMA, Elipsometri, Spektroskopi UV-Vis.