Pengembangan Material Tekstil Fotokromik sebagai Material Tekstil Cerdas

BULETIN TEKSTIL.COM/ Jakarta – Secara konvensional dalam peradaban manusia, bahan tekstil secara luas telah dikenal dalam fungsi pakaian dan kebutuhan sandang lainnya. Hal tersebut sudah dikenal oleh umat manusia sejak ratusan tahun yang lalu dari mulai ditemukannya fungsi dasar pakaian dalam kehidupan sosial manusia. Seiring dengan perkembangan zaman modern saat ini, kebutuhan akan aspek fungsional dasar tersebut telah berkembang. Hal tersebut dapat dilihat dengan adanya peningkatan kebutuhan pasar akan functional apparel maupun technical textile.

Tekstil fotokromik merupakan salah satu contoh dari functional apparel yang prinsipnya telah dipelajari oleh para peneliti bahkan sejak tahun 1900-an. Tekstil fotokromik pada dasarnya merupakan sebuah bahan tekstil yang dapat mengalami fenomena fotokromik, yaitu sebuah peristiwa fenomena perubahan warna akibat terkena foton atau cahaya (seperti contohnya UV). Untuk dapat memiliki fenomena tersebut, bahan tekstil biasanya diberikan pewarna fotokromik yang dapat diaplikasikan baik sebagai bahan zat warna celup maupun melalui pigmen pewarna secara printing pada permukaan kain. Dengan kata lain, tekstil fotokromik memiliki nilai fungsional yang jauh lebih tinggi dibandingkan kain pada umumnya, yaitu sebagai material tekstil cerdas yang dapat berubah warna ketika terpapar foton atau cahaya.

Contoh sederhana fenomena fotokromik pada sebuah bahan tekstil sesaat sebelum dan setelah mengalami paparan UV

Tekstil fotokromik dapat dikategorikan sebagai material tekstil cerdas karena secara definisi telah memenuhi prasyarat sebagai bahan cerdas. Sebuah bahan tekstil dapat dikatakan sebagai bahan tekstil cerdas apabila memiliki dua karakteristik, yaitu dapat merasakan stimulus atau rangsangan dari lingkungan (able to sense) dan dapat memberikan respon kepada lingkungan (able to respond). Dalam contoh kasus khusus berupa kain fotokromik, bahan tersebut dapat merasakan rangsangan dari lingkungan berupa sinar / foton (able to sense light) dan dapat memberikan respon berupa perubahan.  kenampakan warna pada kainnya (able to respond with color), sehingga kain fotokromik dapat dikategorikan sebagai salah satu contoh bahan tekstil cerdas.

Bahan fotokromik akan mengalami perubahan warna dari semula “Colorless” saat di dalam ruangan (indoor) menjadi “Berwarna” saat terpapar cahaya di luar ruangan. Secara khusus bahan tersebut akan berubah warna ketika terpapar sinar UV, namun warnanya akan kembali ke keadaan semula ketika tidak lagi terpapar sinar UV. Salah satu contoh bahan senyawa fotokromik adalah naphthopyran yang akan bereaksi ketika terpapar sinar UV. Bahan tersebut akan mengalami penutupan dan pembukaan pada struktur cincin pyran pada bentuk molekulnya. Hal tersebut akan menghasilkan delokalisasi elektron dan membuat molekul menjadi berwarna, dan sebaliknya.

Senyawa fotokromik naphthopyran dan reaksinya ketika terkena stimulus UV atau panas dari lingkungan, sehingga akan mengalami perubahan kenampakan warna

Selain naphthopyran, terdapat pula senyawa Spiropyran dengan bentuk senyawa seperti dibawah ini. Senyawa spiro memiliki cincin piran dan berikatan dengan cincin heterosiklik melalui gugus spiro. Molekul-molekul ini (tidak berwarna) memiliki struktur non planer dan menghambat delokalisasi elektron dalam molekul. Ketika ada stimulus berupa sinar UV dari lingkungan, molekul fotokromik tersebut akan menyerap energi foton dan akan terjadi pemutusan ikatan –C-O- pada cincin piran dan membentuk molekul struktur planar berwarna. Planaritas molekul memungkinkan delokalisasi elektron dan molekul berubah kenampakannya menjadi berwarna.

Senyawa fotokromik Spiropyran dan reaksinya ketika terkena stimulus UV atau panas dari lingkungan, sehingga akan mengalami perubahan kenampakan warna.

Selain naphthopyran dan Spiropyran, terdapat beberapa contoh jenis pewarna fotokromik lainnya seperti spirooxazine, diarylethene dan fulgide. Secara garis besar, ketiga jenis zat fotokromik lainnya bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu adanya perubahan atau reaksi ketika terkena paparan sinar UV.

Para peneliti dari Universitas Donghua negara Cina telah berhasil mengembangkan metode pencangkokan material fotokromik berupa senyawa spiropyran pada bahan kapas dengan ketahanan luntur warna yang baik. Dalam metodenya para peneliti telah memberikan pra-perlakuan awal pada bahan kapas dengan menggunakan 3-Mercaptopropyltriethoxysilane (MPTES) untuk mendapatkan gugus reaktif thiol. Setelah itu, gugus reaktif tersebut baru kemudian akan bereaksi dengan gugus pada zat warna fotokromik. Dengan demikian terbentuklah sebuah ikatan kovalen antara bahan kapas terhadap zat fotokromik. Mekanisme reaksi penambahan zat warna fotokromik pada kain katun dapat dilihat secara garis besar sesuai dengan gambar dibawah ini. Kain katun hasil perlakuan menunjukan sifat fotokromik yang sangat baik, yaitu dapat menunjukan warna ungu saat terpapar sinar UV dan kemudian kembali ke warna awal saat sudah tidak terpapar UV.

Mekanisme persiapan bahan kain kapas dengan menggunakan MPTES dan kemudian direaksikan dengan zat fotokromik

Peneliti juga menemukan bahwa perubahan warna ungu tersebut dapat terjadi pada paparan UV dengan durasi pajanan yang relatif singkat. Hasil pengamatan menunjukan bahwa perubahan kenampakan warna pada kain mulai dapat secara nyata terobservasi dengan durasi pajanan minimal 3 menit pada sinar UV, dan begitupula sebaliknya saat kain sudah tidak terpapar sinar UV. Hal ini menunjukan bahwa kain katun tersebut dapat secara responsif karena dapat berubah warna ketika terpapar sinar UV tanpa membutuhkan waktu yang terlalu lama.

Selain parameter kecepatan respons sifat fotokromik kain yang cukup baik, para peneliti juga menemukan bahwa sifat ketahanan luntur warna fotokromik juga sangat baik meskipun telah mengalami beberapa kali siklus pencucian. Kain katun yang telah dicangkok dengan menggunakan zat fotokromik spiropyran tersebut masih menunjukan skala perbedaan warna () yang tidak berbeda secara signifikan meskipun telah mengalami pencucian sebanyak 5 kali. Kain juga masih dapat melakukan perubahan warna yang sangat baik meskipun telah mengalami pencucian sebanyak 5 kali. Hal ini menunjukan potensi bahwa kain tersebut masih memiliki fungsional yang sangat baik meskipun telah mengalami siklus pencucian.

Hasil Pengamatan Perubahan Kenampakan Warna Pada Kain Setelah Terpapar Sinar UV dengan Variasi Nilai Durasi Pajanan (a) hingga 8 menit dan (b) hingga 90 menit

Hasil Pengamatan ketahanan luntur warna fotokromik terhadap beberapa kali siklus pencucian

(Red B-Teks/Agung Haryanto)

Hits: 22

One thought on “Pengembangan Material Tekstil Fotokromik sebagai Material Tekstil Cerdas

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *