Fabrikasi dan Karakterisasi Nanofiber ZnO dengan Ko-Doping Al dan Co untuk Aplikasi Nanogenerator Piezoelektrik Ramah Lingkungan

Abstrak

Permintaan akan energi listrik yang bersih, ramah lingkungan, terbarukan, dan dapat diperoleh dari berbagai sumber energi mekanik terus meningkat seiring berkembangnya kebutuhan teknologi modern. Salah satu solusi potensial adalah penggunaan nanogenerator piezoelektrik, meskipun material yang digunakan masih menghadapi keterbatasan, terutama pada aspek konduktivitas listrik dan kerapatan daya yang relatif rendah. Penelitian ini difokuskan pada sintesis, karakterisasi, serta evaluasi kinerja nanofiber ZnO yang didoping aluminium (Al) dan kobalt (Co) sebagai kandidat material nanogenerator piezoelektrik yang berkelanjutan. Proses penelitian dilakukan secara eksperimental, dimulai dari persiapan larutan prekursor PVA yang dilarutkan dalam air suling, penentuan parameter elektrospinning, pembuatan membran nanofiber, hingga tahap karakterisasi dan uji performa. Proses elektrospinning dilakukan selama 10 jam untuk menghasilkan membran nanofiber ZnO terdoping AlCl? dan CoAc. Karakterisasi material meliputi analisis morfologi menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), komposisi dengan Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), struktur kristal melalui X-ray Diffraction (XRD), serta identifikasi gugus fungsional dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Hasil SEM menunjukkan bahwa doping Al dan Co berpengaruh pada morfologi serta mampu menurunkan diameter serat, sehingga menghasilkan struktur yang lebih seragam. Analisis EDX mengonfirmasi keberadaan unsur Al dan Co pada matriks nanofiber, membuktikan keberhasilan proses doping. Pola difraksi XRD memperlihatkan dominasi struktur amorf yang menandakan bahwa dopan berperan dalam menghambat pertumbuhan kristal ZnO. Sementara itu, hasil FTIR memastikan penguapan pelarut secara menyeluruh selama proses elektrospinning, sehingga membran terbentuk dengan kemurnian tinggi. Selain itu, keberadaan ikatan logam–oksigen teridentifikasi sebagai faktor penting dalam pembentukan struktur kristal sekaligus peningkatan sifat piezoelektrik. Dengan demikian, hasil penelitian ini menegaskan bahwa nanofiber ZnO terdoping Al dan Co berpotensi besar untuk dikembangkan sebagai material nanogenerator piezoelektrik ramah lingkungan dengan kinerja yang lebih optimal