Perpustakaan Digital ITB

Carbon foam (CF) berbasis batubara dan coal tar pitch memiliki aplikasi luas meliputi insulasi termal, aerospace material, dan lain-lain karena sifatnya yang berpori, memiliki kekuatan tekan tinggi, dan densitas rendah. Namun, metode sintesis berbasis tekanan tinggi masih menghadapi keterbatasan pada keamanan sehingga diperlukan pendekatan alternatif yang lebih aman. Penelitian ini mengkaji sintesis CF dari campuran batubara dan coal tar pitch (CTP) (1:1) dengan metode pressurized self?foaming. Selain itu, modifikasi permukaan batubara berupa deoksidasi melalui perlakuan alkali dilakukan untuk meningkatkan homogenitas campuran dan mengoptimalkan pembentukan pori. Penelitian menggunakan 6 jenis batubara dari tiga lokasi, yakni Lima Puluh Koto, Painan, dan Sawah Lunto. Setelah deoksidasi, campuran batubara dan pitch dilakukan foaming pada suhu devolatilisasi sampel, yakni 475 °C dan 570 °C dengan tekanan awal 0 dan 8,5 bar, diikuti karbonisasi pada 900 °C. Analisis proksimat dilakukan pada sampel batubara awal, CTP, batubara hasil deoksidasi, dan CF untuk melihat perubahan komposisi. Analisis Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) dilakukan pada sampel CTP, Raw Coal C2 (RC-C2), Deoxidized Coal C2 (DC-C2), Carbon Foam C2 hasil foaming dengan tekanan awal 0 bar (CF0-C2), dan Carbon Foam C2 hasil foaming dengan tekanan awal 8,5 bar (CF8.5-C2) untuk mempelajari perubahan komposisi gugus fungsi selama proses sintesis. Analisis ultimat dan uji nilai kalori dilakukan pada sampel batubara awal untuk melengkapi analisis proksimat sehingga dapat diketahui peringkat batubara yang digunakan dalam penelitian ini. Thermogravimetric analysis (TGA) dilakukan pada sampel batubara awal dan CTP untuk mengetahui suhu devolatilisasi masing-masing sampel awal yang seterusnya digunakan sebagai suhu operasional foaming. Selain itu, sampel CF juga dilakukan analisis N2 adsorptiondesorption isotherm dan pengamatan optik menggunakan polarized light microscope (PLM) untuk mengetahui karakteristiknya. Data diolah untuk menghubungkan kondisi proses dengan karakteristik pori yang dihasilkan. Hasil percobaan menunjukkan bahwa deoksidasi dapat mengurangi sedikit polaritas batubara sehingga sampel batubara dan CTP yang digunakan pada penelitian ini berbeda polaritasnya. Sedangkan, CF yang dihasilkan memiliki porositas dominan pada rentang mesopori (15–20 Å). Kontrol tekanan pada tahap foaming berpengaruh signifikan terhadap struktur pori. Foaming dengan tekanan yang dijaga 8,5 bar sejak awal proses menghasilkan luas permukaan spesifik tertinggi (217,29 m²/g) dan distribusi ukuran pori lebih seragam dibandingkan foaming dengan tekanan awal 0 bar. Selain itu, berdasarkan pengamatan PLM, produk menunjukkan karakteristik material isotropik. Temuan ini menunjukkan bahwa sintesis CF dengan metode ini berpotensi menghasilkan material yang memiliki karakteristik yang homogen di segala arah.