Masa Depan Perangkat Elektronik Bebas Timbal

Sirkuti elektronik saat ini telah dilabeli bebas Timbal (lead-free) sebagai komitmen pengembangan produk elektronik lebih ramah lingkungan (Sumber: Shutterstock)

Dalam beberapa dekade terakhir, perangkat elektronik yang kita gunakan sehari-hari sebagian besar bergantung pada bahan berbasis timbal, terutama dalam bentuk keramik piezoelektrik seperti timbal zirkonat titanat (PZT). Sejak dikembangkan pada tahun 1950-an, PZT telah digunakan dalam banyak aplikasi, termasuk dalam aktuator, sensor, transduser, dan bahkan dalam sistem pengeras suara serta perangkat medis seperti ultrasonografi dan defibrillator. Keunggulan PZT terletak pada sifat ferroelectric, piezoelektrik, dan piroelektrik yang superior, membuatnya menjadi pilihan utama untuk berbagai perangkat elektronik yang membutuhkan presisi dan sensitivitas tinggi.

Meskipun efektif, penggunaan timbal dalam elektronik membawa risiko signifikan terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Timbal adalah bahan toksik yang dapat menyebabkan keracunan jika terpapar dalam jumlah yang cukup besar. Paparan timbal dapat menyebabkan berbagai masalah kesehatan, termasuk kerusakan sistem saraf, gangguan fungsi ginjal, dan masalah reproduksi. Selain itu, limbah elektronik yang mengandung timbal menjadi ancaman serius bagi lingkungan, karena dapat mencemari tanah dan air jika tidak dikelola dengan benar. Limbah elektronik yang mengandung timbal sulit untuk didaur ulang secara aman karena sifat toksiknya, sehingga sering kali berakhir di tempat pembuangan sampah atau dibakar, yang keduanya bisa melepaskan zat berbahaya ke lingkungan.

Untuk mengatasi masalah ini, banyak penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan bahan piezoelektrik yang bebas timbal namun tetap memiliki performa setara dengan PZT. Bahan bebas timbal yang menjanjikan dalam upaya ini seperti senyawa oksida logam berbasis fasa Perovskit. Sepertinya senyawa Na0.5Bi0.5TiO3 (NBT) dan K0.5Na0.5NbO3 (KNN) yang dapat digunakan dalam aplikasi piezoelektrik tanpa mengorbankan efektivitas dan efisiensi kerjanya. Penelitian menunjukkan bahwa NBT memiliki sifat piezoelektrik yang baik dan stabilitas termal yang tinggi, menjadikannya kandidat yang kuat untuk menggantikan PZT dalam aplikasi aktuator dan sensor. KNN juga sifat piezoelektrik yang tinggi dengan sifat mekanik yang baik, cocok untuk aplikasi dalam transduser ultrasonik dan mikrofon.

Selain itu, barium titanat (BaTiO3) adalah bahan lain yang sudah lama dikenal dalam teknologi piezoelektrik dan sedang diteliti lebih lanjut untuk aplikasi bebas timbal. BaTiO3, dengan sifat dielektrik yang sangat baik, sering digunakan dalam kapasitor, yang merupakan komponen penting dalam banyak perangkat elektronik, dari ponsel hingga komputer. Senyawa-senyawa ini relatif mudah disintesis dan diolah, sehingga memiliki potensi untuk produksi skala besar.

Penelitian terkait bahan bebas timbal berbasis fasa Perovskit ini telah menjadi fokus riset Dr. Tio Putra Wendari di Departemen Kimia Universitas Andalas bersama tim riset mahasiswa program sarjana dan pascasarjana. Riset ini juga telah didanai dengan Hibah Penelitian di tingkat Dikti maupun kampus dan juga lulus pada Program Kreativitas Mahasiswa tahun 2024. Hal ini menunjukkan komitmen akademik dan dukungan finansial untuk inovasi material ramah lingkungan. Dr. Tio bersama tim PKM mahasiswa S1, Hanif Haidar dan Fadhil Ahmad Zaky, mencoba mengeksplorasi senyawa alternatif yang efektif dan aman bagi lingkungan sebagai keramik piezoelektrik pengganti PZT.

Mengembangkan bahan bebas timbal adalah langkah penting untuk memastikan keberlanjutan industri elektronik. Peraturan lingkungan yang semakin ketat di banyak negara mendorong industri untuk beralih ke bahan yang lebih aman dan ramah lingkungan. Mengurangi bahkan menghilangkan penggunaan timbal dapat mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan manusia.