Oleh: Alna Livia Fanneza (03031381621063)

Komponen-komponen mesin yang mengalami gesekan secara langsung akan menimbulkan keausan yang berlebihan dan merusak komponen-komponen mesin yang sangat vital (Firmansyah, 2006). Tribologi dan gesekan adalah dua hal yang tidak dapat dipisahkan. Piston dapat diibaratkan sebagai jantung bagi mesin kendaraan karena memicu terjadinya kompresi yang menjadi syarat terjadinya proses pembakaran di combustor. Untuk menggerakkan sebuah kendaraan, piston harus bergerak secara terus menerus. Pergerakkan piston yang berulang naik turun menyebabkan gesekan yang terjadi pada piston mengikis permukaan piston sehingga piston berpotensi menjadi aus. Kondisi ini menyebabkan kompresi dapat bocor dan kinerja mesin kendaraan tidak bekerja secara signifikan (Yudi, 2015). Hal ini menuntut teknologi tribologi yang berhubungan dengan gesekan, keausan, dan pelumasan harus terus dikembangkan.

 

 

Foto: tribunnews.com

Nanotribologi telah menjadi alternatif baru yang difokuskan peneliti dalam meminimalisir adanya friksi pada piston dan akumulasi panas yang berlebihan akibat adanya friksi sehingga akan meningkatkan kinerja mesin kendaraan. Ali dkk. (2015) menyebutkan bahwa penambahan nanopartikel dalam minyak mesin (oli) menyebabkan akumulasi power losses pada suatu mesin mencapai angka 17%-19% dari total energi yang dihasilkan. Teknologi nano-tribologi ditambahkan pada pelumas sebagai nano-lubricant. Lawrence dkk (2016) dan Ali dkk (2015) membuktikan langsung penambahan nano-lubricant dapat meningkatkan efisiensi kerja mesin dan menurunkan power losses hingga mencapai 40-50% dengan variasi bentuk piston pada mesin.

Nanopartikel sebagai nano-lubricant akan meningkatkan kinerja tribologi, sifat fisika dari oli, exhaust emission, kinerja pembakaran, dan laju reaksi perpindahan panas. Penambahan nanopartikel ke oli lubricant membentuk film pelindung di bagian permukaan piston dan menghasilkan rolling effect antara pergesekan permukaan sehingga meningkatkan kinerja tribologi (Dai, 2016). Nanomaterial berbeda dengan material bulk biasa karena nanomaterial memiliki luas permukaan yang sangat luas dan ukuran yang sangat kecil. Penggunaan nanomaterial merupakan alternatif yang efisien untuk selalu dikembangkan karena kinerja yang dihasilkan sangatlah baik (Boshui dkk, 2015), terlepas harga yang masih sangat belum kemasyarakatan. Reformasi tribo film oleh partikel nano pada permukaan gesekan tidak mungkin terjadi pada kecepatan tinggi ketika ketebalan film pelumas lebih besar dari diameter partikel nano. Oleh karena itu, bantalan dan geseran antara nanopartikel memiliki peranan penting dalam mengurangi friksi dan ketahanan diantara mesin yang aus (Hsu dkk, 2005).

Nanopartikel aluminium oksida (Al2O3) dan titanium oksida (TiO2) adalah material yang tepat untuk meningkatkan sifat tribiologi ditinjau dari sifat kimia dan ketahanan termalnya. Penambahan nanopartikel TiO2 dalam pelumas menunjukkan stability friction yang baik dalam pembentukkan lapisan pelindung pada mesin yang aus (Ingole dkk, 2013). Mohan dkk (2014) menunjukkan terdapat pengaruh besar dari penambahan nanopartikel Al2O3 pada pelumas mesin. Dengan menggunakan 20 nm nanopartikel Al2O3 dapat menurunkan friksi sebesar 49,1% dalam kondisi mesin aus dan rusak. McElwan dkk (2008) menyatakan bahwa penambahan 40-80 nm partikel Al2O3 dapat menurunkan wear rate pada mesin sehingga mesin lebih tahan aus. Dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa nanopartikel Al2O3 dan TiO2 merupakan material yang sesuai untuk meningkatkan sifat tribologi yang dalam hal ini dikhususkan untuk piston ring mesin.

Nanopartikel Al2O3 dan TiO2 dicampurkan bersama oleic acid yang berguna sebagai surface modifier dan menjamin terjadi dispersi sempurna antara Al2O3 dan TiO2 dengan pelumas mesin. Oleic acid membantu Al2O3 dan TiO2 untuk larut dalam pelumas mesin. Larutan oleic acid memiliki stabilitas yang baik terhadap nanopartikel Al2O3 dan TiO2 serta mencegah penggumpalan yang dapat terjadi jika nanopartikel Al2O3 dan TiO2 dicampurkan dengan pelumas mesin. Friksi koefisien menurun hingga 48-50% dengan penambahan nanopartikel Al2O3 dan TiO2 jika dibandingkan dengan pelumas mesin biasa. Frictional power losses juga menurun hingga 45-50% yang dapat menghasilkan rolling effect pada mesin dan membentuk tribo-film dari mesin yang aus. Kinematika viskositas dari nanopartikel Al2O3 dan TiO2 menurun akibat adanya nanopartikel antara lubrikan.

Profil Penulis
Alna Livia Fanneza
Author: Alna Livia Fanneza
Mengenai Penulis