Penerokaan Polimer Berasaskan Bio Sebagai Bahan Dalam Teknologi Pembuatan Bahan Tambahan

Oleh : Ts. Dr. Mohd Shaiful Sajab & Denesh Mohan
Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina, Universiti Kebangsaan Malaysia

Teknologi pembuatan bahan tambahan berasaskan polimer telah digunakan secara meluas melalui pelbagai aplikasi industri. Fleksibiliti menghasilkan sesuatu produk menggunakan pencetakan 3D secara langsung telah meningkatkan penggunaannya sehingga dua kali ganda berbanding dekad yang lalu.

Walaupun teknologi memuncul (emerging technology) ini mampu menghasilkan sesuatu produk menggunakan polimer secara cekap, kekurangan kemahiran teknikal dan kualiti pencetak 3D sering menghasilkan sisa daripada bahan sokongan dan produk yang gagal. Usaha pelbagai pihak dalam mengurangkan masalah pengurusan plastik yang mempunyai tempoh hayat yang lama dan bebanan pengeluaran plastik daripada bekalan minyak mentah masih lagi berterusan. Situasi ini menjadikan polimer berasaskan bio dan mudah terbiorosot adalah pendekatan yang wajar dan selari dengan harapan mewujudkan teknologi pembuatan bahan tambahan mampan.

Selain itu, produk yang dihasilkan menggunakan AM (pembuatan bahan tambahan) lebih cenderung untuk mempunyai kekuatan tegangan yang lebih rendah daripada produk yang dihasilkan melalui cara tradisional iaitu melalui pengacuan suntikan kerana anisotropi dan lekatan antara lapisan yang lemah. Ciri tersebut menyebabkan keretakan dan pemecahan produk pada bilangan kitaran yang rendah. Kehadiran pengisi dan penguat dari sumber bio juga telah dikaji sesuai untuk meningkatkan kekuatan tegangan bahan pencetakan.

Polimer berasaskan bio boleh didapati daripada pelbagai sumber. Namun, biojisim lignoselulosa merupakan antara sumber mampan tertinggi berbanding sumber bahan mesra yang lain. Fleksibiliti selulosa dan lignin yang menjadi komponen utama dalam biojisim lignoselulosa mendorong penyelidik untuk mengkaji penggunaan serta meningkatkan nilai tambah dalam pelbagai aplikasi yang membawa impak besar kepada masyarakat. Keupayaan selulosa dan lignin bagi meningkatkan sifat mekanik yang lebih baik berbanding sesetengah bahan polimer berasaskan petroleum secara asasnya juga boleh diperluaskan dalam teknologi pembuatan bahan tambahan mampan. Namun disebabkan pembuatan bahan tambahan mampan masih belum ditahap yang matang, penggunaan bahan tersebut sebagai alternatif bahan suapan masih pada peringkat awal.

Antara kajian sedang diperluaskan dalam pembuatan bahan tambahan mampan termasuk penggunaan pengisi dan matriks khususnya dalam teknik stereolitografi (SLA), pemodelan pemendapan terlakur (FDM) dan pemodelan pemendapan cecair (LDM). Sebagai pengisi, selulosa dan lignin dilihat mampu meningkatkan kekuatan dan kekerasan dalam pencetakan 3D melalui teknik FDM dan SLA. Kelebihan lignin sebagai perekat semula jadi berjaya memperbaiki lekatan antara lapisan pencetakan 3D FDM yang lemah. Walau bagaimanapun, peratusan penguat dan pengisi perlu diambil perhatian, dimana jumlah penggunaan yang tinggi dalam pencetakan 3D SLA dilihat boleh mengganggu proses pengawetan UV sehingga mempengaruhi kekuatan produk.

Berbanding lignin, selulosa dan nanoselulosa berpotensi digunakan secara terus melalui pendekatan teknik LDM disebabkan sifat penipisan ricih yang berupaya mencetak dengan lebih konsisten. Kebelangkangan ini, pencetakan bahan berasaskan selulosa telah digunakan secara intensif disebabkan kelebihan sifat bioserasi yang berpotensi dalam penggunaan peralatan perubatan. Penyelidikan juga tertumpu kepada mencetak produk berprospektif tinggi yang sesuai digunakan dalam kejuruteraan tisu, perubatan, biosensor dan lain-lain lagi.

Penemuan-penemuan kajian ini secara langsung dapat memainkan peranan penting dalam teknologi pembuatan bahan tambahan mampan dan memperluas produk tambah nilai dengan penggunaan biojisim. Ia bukan sahaja yang sejajar dengan prinsip utama Strategi Biojisim Nasional 2020 dan Matlamat Pembangunan Lestari 2030 oleh Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, namun impak keberhasilan daripada penggunaan bahan mampan dalam teknologi memuncul ini mampu menyediakan masa depan yang lebih cerah kepada generasi akan datang.

Bibliografi

Ts. Dr. Mohd Shaiful Sajab adalah pensyarah kanan di Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses dan Ketua Sub-bidang (Bahan Pintar & Mampan) di Pusat Penyelidikan Teknologi Proses Mampan (CESPRO), Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM).

Beliau adalah graduan UKM tahun 2009 dengan Ijazah Sarjanamuda dalam bidang Sains Bahan. Kemudian beliau melanjutkan pengajian Sarjana Sains dan Doktor Falsafah dalam bidang yang sama dan menerima ijazah pada tahun 2014. Kini, bidang kepakaran dan tumpuan beliau tertumpu kepada pembangunan bahan mampan dan terfungsi daripada biosumber tempatan untuk pelbagai aplikasi untuk kegunaan industri dan komuniti.