Transformasi “Penguatan Karakter, Sains dan Teknologi dalam Menjawab Tantangan Era Industri 5.0

Reporter: Muklis |

Editor: Ozzi |

Senin , 03 Jun 2024 - 07:02

Penulis Warga Desa Lubuk Raman, Rambang Niru, Muara Enim, Sumsel. Prof. Dr. Ambran Hartono, S.Si., M.Si, Guru Besar Bidang Fisika Terapan Fakultas Sains dan Teknologi (FST) UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. Foto: ist--

transformasi “penguatan karakter, sains dan teknologi dalam menjawab tantangan era industri 5.0                            transformasi “penguatan karakter, sains dan teknologi dalam menjawab tantangan era industri 5.0 menuju kemandirian bangsa”
(penulis warga desa lubuk raman, rambang niru, muara enim, sumsel. prof. dr. ambran hartono, s.si., m.si, guru besar bidang fisika terapan fakultas sains dan teknologi (fst) uin syarif hidayatullah jakarta)
koranenimekspres.com - pendahuluan. perkembangan sains dan teknologi sekarang ini sungguh sangat menakjubkan dan hampir menembus batas. semua tumbuh berkembang dengan sangat massif. demikian juga halnya dengan arus informasi dan persaingan global sudah menjadi suatu rahasia umum. 
teknologi digital serta system terintegrasi sudah menjadi suatu kebutuhan mendasar dari semua bidang. tentu saja keberhasilan-keberhasilan ini menjadi suatu kebanggaan bagi masyarakat seluruh dunia di era sekarang ini, khususnya kita bangsa indonesia sangat merasakan sekali dampak perkembangan teknologi ini.
begitu banyak kemudahan-kemudahan yang didapat seperti kemudahan asksesibilitas, informasi, transportasi, komunikasi dan lainnya, yang merupakan gambaran dampak positif dari kemajuan teknologi [1], [2], [3].
namun perlu saya garis bawahi bahwasanya kemajuan dan capaian-capaian ini juga tidak luput dari munculnya dampak negative yang ditimbulkan.
baca juga:tambah lagi anak desa lubuk raman muara enim jadi profesor di universitas ternama
sebagai bangsa yang besar dengan jumlah penduduk ke-4 terbesar di dunia juga memiliki sumber daya alam yang sangat besar tentusaja kita harus mempersiapkan diri dalam menghadapi dampak kemajuan teknolgi yang dasyat ini. salah satu dampak dari pertumbuhan sains dan teknologi ini adalah munculnya krisis global yang sudah sama-sama kita ketahui yaitu kebutuhan sumber energy yang sudah semakin menipis ketersediaannya [4], [5], [6].
ini menyebabkan banyak dilakukan terobosan-terobosan untuk mengalihkan sumber energy dari berbahan fosil ke sumber yang terbarukan.
selain itu juga dampak kemajuan teknologi ini juga menimbulkan keresahan dikhalayak masyarakat kita karena banyak juga dijumpai dampak negative yang timbul seperti: dampak social, ekonomi, keamanan dan lainnya. dengan tanpa mengenyampingkan semua aspek diatas penekanan saya adalah lebih kepada bagaimana kita menyikapi tantangan kemajuan sanis dan teknologi ini. dari sisi bangsa kita yang memiliki sumber daya manusia (sdm) yang sangat besar dan potensial sehingga merupakan sasaran strategis bagi pasar teknologi.
selain itu juga bangsa kita dengan potensi sumber daya alamnya yang sangat berlimpah juga menjadi suatu peluang dan sekaligus ancaman jika tidak kita sikapi dengan bijak dan persiapan diri yang baik.
saya mengamati dari satu setengah decade terakhir ini sudah makin jelas terlihat bahwa tren masyarakat kita menjadi masyarakat yang sangat konsumtif terhadap perkembangan teknologi, sehingga sangat terlihat jelas bahwa generasi muda bangsa kita lebih banyak berperan sebagai user produk kemajuan teknologi.
sangat sedikit dari generasi muda kita yang tertarik untuk mengambil peran sebagai innovator, creator dan bagian dari produsen perkembangan sains dan teknologi itu sendiri. penurunan minat generasi muda kita dalam menempuh pendidikan khususnya bidang sains semakin jelas terlihat [7], [8],[9], [10]. ini merupakan indikasi besar dari kecenderungan tenggelamnya kehidupan sains di negeri kita. 
menyikapi hal tersebut saya mencoba mengambil benang merah yang menyebabkan penurunan minat dari generasi muda kita akan pentingnya fungsi sains dalam kehidupan nyata saat ini [11], [12], [13]. salah satu yang menjadi penyebab dari ini saya mengambil suatu pemikiran bahwa: sudah saatnya pembelajaran sains di indonesia khsusnya didunia pendidikan tidak boleh lagi hanya menitik beratkan pada aspek kajian-kajian perumusan dan pembuktian-pembuktian persamaan dari produk sains yang sudah ada, sudah saatnya kita bergerak untuk bagaiamana lebih mengimplementasikan dan menerapkan produk-produk sains tersebut bagi kebutuhan nyata saat ini.
artinya kita mau tidak mau mengambil langkah “transformasi karakter sains dan teknologi dalam menjawab tantangan era industri 5.0 menuju kemandirian bangsa”. 
sebagaimana kita ketahui, sebagian besar artikel tentang sejarah fisika menyebutkan bahwa perkembangan ilmu fisika terbagi dalam beberapa periode. adalah richtmeyer, seorang fisikawan yang membahas mengenai perkembangan ilmu fisika, ia membagi dalam empat periode [14]. periode pertama dimulai jaman pra sejarah sampai tahun 1550an, pada periode ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang dipakai untuk 6 membuat perumusan empiric beberapa penemuan misal ditemukannya kalender mesir. periode kedua yaitu tahun 1550an sampai 1800an. periode ini mulai dikembangkan metode penelitian yang sistematis, tokohnya yaitu galileo, newton, bernaulli, dan lainnya. periode ketiga tahun 1800an sampai 1890an, mulai diformulasikannya konsep fisika yang mendasar, yang disebut fisika klasik. periode keempat tahun 1890 sampai saat ini, dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang berkaitan dengan relativitas dan kuantum (partikel yang sangat kecil [15].
sedangkan boer jacob, membagi perkembangan ilmu fisika dalam lima periode [16], 
yaitu: periode 1 (satu) antara zaman purbakala sampai tahun 1500. periode ini belum ada eksperimen yang sistematis dan kebebasan dalam mengadakan percobaan. 
periode 2 sekitar tahun 1550 sampai 1800, yaitu mulai berkembang metode eksperimen yang dapat dipertanggungjawabkan, diakui dan diterima sebagai persoalan ilmiah, dipelopori oleh galileo. galileo berfikir bahwa sains harus berdasarkan pengamatan dan percobaan. kondisi saat itu, dogma agama sangat mempengaruhi cara pandang masyarakat terhadap sains.
periode ketiga sekitar 1800-1890, berkembangnya fisika klasik, hampir semua fisikawan percaya semua hukum fisika telah ditemukan dan selesai, sehingga penelitian dialihkan untuk memperbaiki validitas alat ukur dan metode pengukuran. contohnya adalah eksperimen count rumford dan joule yang memberi dasar teori kinetic panas, juga percobaan young yang berhasil membuktikan interferensi dua berkas cahaya sehingga dapat mengukuhkan teori gelombang huygens dari teori corpuscular newton. serta riset faraday sebagai dasar kebenaran teori elektromegnetik maxwell [17].
periode keempat tahun 1887-1925, berkembangnya teori klasik semi modern. adanya fenomena mikroskopis, yaitu fenomena yang tidak dapat dilihat langsung seperti elektron dan neutron, di mana fisika klasik tidak dapat menjelaskan fenomena tersebut. dimulai dengan ditemukannya efek fotolistrik, diikuti sepuluh tahun kemudian ditemukan sinar x dan radioaktivitas. pada periode ini telah muncul teori kuantum, namun masih terkait dengan fisika klasik.
periode kelima tahun 1925 sampai saat ini, yaitu berkembangnya fisika modern. penelitian fisika membahas fenomena-fenomena mikroskopis revolusioner, telah dikembangkan teori fisika kuantum yang tidak terkait dengan fisika klasik, atau disebut the new quantum mechanics. fenomena ini muncul berdasarkan uraian teori de broglie, heissenbergh, schrodinger, dll. diantaranya dengan ditemukannya 8 mekanika matriks (heisenbergh), mekanika gelombang (schodinger), dan mekanika gabungan keduanya yang lebih umum (diractomonaga). mekanika kuatum yang dikemukakan dirac dinamakan symbolic method, sifatnya sangat abstrak dan sulit dimengerti sehingga dikenal dengan istilah relativistic quantum mechanics [18].
namun secara umum dan menyeluruh kita bisa kelompokkan era dari perkembangan sains 
fisika yaitu:
a. sejarah kuno: (konsep yunani, india dan cina, dunia islam)
b. eropa abad pertengahan (revolusi ilmiah: nicolous copernicus, galileo galilei, rene decartes, cristiaan huygens dan isaac newton)
c. perkembangan abad ke 18 (teremodinamika)
d. peerkembangan abad ke 19 (mekanika, elektromagnetisme, hukum termodinamika, mekanika statistik dan perkembangan lainnya)
e. abad ke 20: lahirnya fisika modern (eksperimen radiasi, relativitas einstein, mekanika kuantum)
f. fisika kontemporer (teori medan kuantum, teori medan terpadu, fisika partikel dan model standar, kosmologi hingga higgs boson).
era abad 21 hingga saat ini sains fisika berkembang dengan sangat pesat dimana semakin terintegrasi dengan berbagai bidang keilmuan lain baik sains maupun rekayasa dan juga memasuki semua lini.
pengembangan dan pabrikasi material sensor perkembangan teknologi fabrikasi material khususnya material polymer polyvinilidene fluoride (pvdf) sudah dimulai sekitar satu abad lebih dengan adanya penemuan material polymer piezoelekrik oleh kawai dan kawan-kawan, para ilmuwan banyak melakukan upayaupaya pengembangan dan penelitian hingga pertengahan abad 20 [19]. namun dikarenakan untuk mengimplimentasikan kemajuan bidang ini membutuhkan dukungan teori dan dan pengembangan teknologi kusunya system pabrikasi dan system karakterisasi yang mumpuni. 
hal ini mengakibatkan penelitian ini sempat terhenti. plastik konduktif listrik, dipelopori oleh heeger, macdiarmid, dan shirakawa1,2 (pemenang nobel di chemistry 2000), telah dikembangkan banyak orang aplikasi komersial. 
bahan-bahan ini rendah biaya produksinya dan dapat dibuat sebagai film [20]. untuk misalnya, turunan politiofena berguna untuk perawatan antistatis pada film fotografi. didoping polianilin digunakan dalam bahan antistatis, misalnya. di dalam karpet plastik untuk kantor dan ruang operasi; pada layar komputer, melindungi pengguna dari radiasi elektromagnetik; dan sebagai korosi penghambat. bahan seperti polifenilenvinile kan segera digunakan pada tampilan ponsel
[21], [22], [23]. polidialkilfluorena digunakan dalam pengembangan layar berwarna baru untuk video dan televisi. perangkat generasi kedua termasuk transistor polimer, dioda pemancar cahaya, dan laser. bahan-bahan ini sekarang dimasukkan ke dalam berbagai sensor kimia, dan properti mereka menjanjikan revolusi .penginderaan kimia [24].
selama beberapa dekade terakhir, sensor yang dapat dikenakan telah menarik perhatian besar karena dapat digunakan secara luas di bidang kebugaran, kesehatan, pergerakan manusia, dan pemantauan lingkungan, terutama selama pandemi covid-19 [25], [26], [27] , [28]. 
setelah beberapa terobosan signifikan, sensor epidermal, elektronik epidermal yang penerapannya untuk merasakan sinyal, menjadi lebih populer karena ketebalan, kepadatan massa areal, kekakuan lentur, dan modulus elastis efektif sensor epidermal dapat menyamai epidermis manusia [29].
kemajuan dalam mikroelektronika dan material nano memberikan berbagai skenario untuk pengembangan sistem pemantauan kesehatan yang dapat dikenakan. karena variasi tekanan dapat menunjukkan tindakan yang memburuk, pemantauan tekanan telah dipertimbangkan di berbagai sensor kesehatan yang dapat dikenakan.
namun, pemantauan kondisi tubuh manusia termasuk denyut pergelangan tangan, detak jantung dan pernapasan, suhu, dan gerakan telah dilakukan oleh sensor yang dapat dipakai dan fleksibel [30].
pertengahan tahun 2010 telah dimulai pengembangan fabrikasi material film tipis polyvinildene fluoride (pvdf) yang diawali dengan pembuatan alat fabrikasi berupa mesin roll hot press yang dilakukan di laboratorium material instrumentasi institut teknologi bandung [31]. film tipis pvdf ini merupakan material sensor yang sudah cukup banyak digunakan dan dikenal sebagai material piezoelektrik [19], [32]. aplikasinya banyak digunakan di bidang keteknikan dan kesehatan. seperti untuk sensor getaran, mikropon dan rekam jantung. 
sensor ini diperoleh dari industry berbasis di kanada, sehingga masih cukup mahal. di indonesia sendiri masih jarang ilmuwan mengembangkan material ini, sehingga saya dan tim mencoba untuk melakukan upaya mengembangkan teknologi dan fabrikasi material ini. 
langkah awal yang kami lakukan adalah dengan membangun suatu alat fabrikasi yaitu mesin roll hot press (seperti gambar 1 a).
a. mesin roll hot press
b. alat plat hot press
c. deep coating
gambar 1. alat fabrikasi film tipis pvdf [32], [33], [34]
hasil film tipis yang dihasilkan dari fabrikasi ini selanjutnya dikarakterisasi untuk menentukan struktur kristal dari film pvdf. hal ini dilakukan untuk menganalisis unjuk kerja dari material, yang dalam hal ini film tipis dikatakan memiliki karakteristik yang baik sebagai bahan sensor jika memiliki struktur (fraksi betha yang tinggi). selain itu juga hasil riset ini telah dipublikasikan baik ditingkat nasional maupun internasional [32]. 
dari hasil karakterisasi yang telah dilakukan terlihat bahwa unjuk kerja material sensor belumlah optimal, untuk itu masih diperlukan perlakuan polling medan listrik untuk meningkatkan struktur betha dari film pvdf sehingga dilakukan perancangan model alat polling medan listrik tegangan tinggi dc 30 kv [33], [34], [35]. namun untuk melakukan ini 
bukanlah suatu hal yang mudah dan umum, dikarenakan instrument yang ada dipasaran hanya dalam kisaran 15 kv. namun dengan pengerjaan sekitar 2 tahun dimulai dari tahun 2012 sampai 2014 alat polling ini bisa dibangun. alat yang dibangun diperlihatkan pada gambar 2.
a. tampak bagian dalam
b. terinstal
gambar 2. rangkaian rectifier penguat tegangan tinggi dc 30 kv [36]
langkah selanjutnya setelah berhasil pembuatan penguat ini dilakukan pengujian tingkat akurasi dan presisi dari alat penguat penyearah tegangan tinggi ini selama kurang lebih 
6 bulan yang juga disertai pengujian polling medan listrik pada sampel film tipis pvdf. dari hasil pengujian stabilitas alat yang sudah menunjukkan kinerja yang baik serta hasil polling sampel juga demikian selanjutnya dilakukan publikasi sebagai klaim atas temuan ini [36].
rancang bangun sensor dan implementasinya setelah rangkaian tahap pembangunan material, disain system optimasi dan berbagai pengujian, langkah selanjutnya adalah dengan malakukan rancang bangun sensor berbasis filim tipis pvdf. langkah ini perlu dilakukan untuk melihat seberapa besar peluang pengembangan material sensor ini bisa dikembangkan. 
a. aplikasi sensor pvdf untuk pergerseran sudut
dalam penerapannya telah dilakukan aplikasi sensor dengan rancang bangun untuk mendeteksi pergeseran sudut. penelitian ini dilakukan pada tahun 2017. gambar skema sensor ditunjukkan pada gambar 3. gambar 3. rangkaian sensor untuk mendeteksi pergeseran sudut [18]
berdasarkan hasil pengukuran terlihat bahwa terdapat hubungan matematis antara data keluaran arus dari sensor terhadap perubahan sudut yang terjadi. selain itu juga kita bisa melihat bahwa eksperimen yang dilakukan berhasil dengan baik yang ditandai dengan hasil keluaran arus dari masing-masing sampel terhadap perubahan sudut. dari datadata hasil penelitian memperlihatkan bahwa terdapat hubungan matematis antara arus keluaran yang dihasilkan terhadap perubahan sudut yang terjadi. hubungan antara keduanya berbentuk suatu persamaan eksponensial yaitu: i(θ) = 1,417 e0,025θ [37]. 
secara umum formulasinya dapat kita tuliskan sebagai berikut:
i(θ) = aebθ ……………………………………………………………(1) 
fakta ini sangat menarik untuk dilakukan pengembangan misalnya untuk pengukuran kecepatan sudut putaran, sehingga bisa dihasilkan terobosan-terobosan yang lebih banyak lagi.
b. aplikasi sensor pvdf untuk level glukosa
selain aplikasi untuk sensor mekanik disebutkan diatas selanjutnya dilakukan juga pengembangan sensor untuk mendeteksi reaksi kimia (dalam riset kami dilakukan untuk system pendeteksian kadar glukosa). ini menjadi suatu tantangan yang besar mengingat selama hampir 2 abad sejak ditemukannya efek piezoelektrik hanya diketahui dan dikenal sebagai sensor mekanik [1], [389]. sehingga dibutuhkan suatu pemahaman dan kajian teori yang sangat serius dan mendalamuntuk diimplementasikan. setelah melalui pengkajian dan pemahaman mendalam lintas disiplin keilmuan dilakukan penerapan sensor ini untuk mendeteksi level glukosa [39]. 
disain rangkaian sensor ditunjukkan pada gambar 4.
a. skema sensor glukosa
b. skema model sensor kapasitif
gambar 4. skema sensor kapasitif untuk mendeteksi kadar glukosa [20] dari hasil riset ini kami menemukan beberapa aspek yang sangat mengejutkan diantaranya. kesamaan model matematis hasil sensor berupa persamaan eksponensial dan juga kami menemukan kesamaan model dengan yang dikembangkan oleh charles mentens yang sudah tidak asing lagi. dan yang sangat menakjubkan lagi kami mendapatkan efek “chemico electric“ pada persamaan polaritas dielektrik piezoelektrik yang sudah diramalkan hampir satu abad yang yang lalu oleh kawai, hasegawa dan kawan-kawan. ini merupakan novelty terbesar yang kami dapatkan dari riset yang telah kami lakukan (hasil ini telah terpublikasi di jurnal “biosensor” q2, sjr 0,99, impac factor 3,48) yang menjadi inspirasi untuk pengemabangan bidang ini dikalangan ilmuan dunia).
c. aplikasi sensor pvdf untuk level alkohol
selain itu juga berbagai langkah pengembangan kami terus lakukan diataranya pengembangan aplikasi sensor ini seperti halnya untuk mendeteksi level alcohol [40]. 
ini telah dilakukan oleh para student kita dan hasil pengujian aplikasi ini menunjukkan kemiripan hasil dengan yang dihasilkan oleh penelitian-penelitian kami sebelumnya. 
hasil penelitian riset inipun telah dipublikasikan di konferensi tingkat internasional. selain itu juga masih banyak terdapat ruang untuk pengembangan rekayasa dari material ini. seperti juga sudah dimulai dengan membangun material komposit [41].
aplikasi sensor terintegrasi pada pengembangan selanjutnya juga dilakukan berbagai upaya untuk membuat suatu terobosan dan inovasi teknologi sensor yang berupa sensor terintegrasi agar dapat melayani kebutuhan yang semakin kompleks dan beragam. beberapa jenis sensor teintegrasi yang coba kami kembangkan antara lain: 
1. smart system control for bio flock
pengembangan sensor ini telah dipublikan pada eksakta journal edisi juni 2023 [42]. 
pada pengembangan ini dibangun dan diplikasikan system terintegrasi untuk monitoring kondisi temperatur dan kelembaman kolam bio flock. 
gambar 5. monitoring system block [42]
 air quality monitoring system pada pengembangan terakhir telah dibuat suatu perancangan sistem pemantauan kualitas udara berbasis sensor terpadu (terintegrasi). hasil penelitian dan peracangan juga telah dipublikasikan pada asian journal green chemistry edisi april 2024 [43]. 
disain perancangan system monitoring seperti ditampilkan pada gambar 6.
gambar 6. air quality monitoring system [43]
selain daripada apa yang telah dipaparkan diatas masih banyak lagi riset yang dikembangkan serta publikasi yang dilakukan oleh peneliti dan tim.
dari kesemua yang telah dipaparkan kita bisa menarik benang merah bahwa begitu pentingnya sains dan teknologi. dalam kehidupan nyata dan fakta sejarah sangat jelas bahwa begitu pentingnya sains dalam pengembangan dan keberlangsungan peradaban manusia. kita bisa lihat bahwa negara-nagara maju yang ada sangat terlihat dukungan dan peran dari saintisnya, bagaimana negara sangat mendukung aspek sains dan teknologi untuk menguasai persaingan global.
kesimpulan
merujuk kepada apa yang telah dipaparkan kita bisa tarik suatu kesimpulan yang menjadi point penting dari tuliskan ini yaitu antara lain:
1. sains merupakan landasan utama dalam pengembangan teknologi
2. dukungan dan kolaborasi dari pemangku kebijakan dan para saintis serta komitmen adalah suatu keniscayaan
3. ilmu pengetahuan dan teknologi akan terus berkembang dan begitu cepat sehingga dibutuhkan akselerasi dalam menyikapinya.
4. fokus dan komitmen dari semua komponen berkepentingan atas sains dan teknologimerupakan hal yang tak terhindarkan.
5. penguatan dan dorongan terhadap sector sains pada generasi muda merupakan keharusan.
6. seluruh insan sains dan cendekia harus terus meningkatkan kreatifitas, inovasi dan responsibilitas. (*)

Tag

Share

Koran Edisi Terbaru

Baca Koran Enim Ekspres 24 November 2024

Berita Terkini

Berita Terpopuler

Berita Pilihan