T.I.O² – Taktis, Inovatif, Otomatis dengan Nanocoating

Tantangan Medan dan Kendaraan Militer  

Bayangkan suatu jendela gedung pencakar langit yang tetap bersih tanpa sentuhan kain pembersih, dan bayangkan perlengkapan militer seperti kendaraan militer yang tetap bersih meski digunakan di tengah gurun pasir atau hutan tropis. Semua itu bukan sihir atau fiksi ilmiah, melainkan hasil nyata dari teknologi material.  

Kendaraan militer merupakan aset vital yang harus mampu beroperasi di berbagai medan ekstrem, mulai dari gurun yang berdebu, hutan hujan tropis yang lembap, hingga zona konflik yang memerlukan mobilitas tinggi dan kesiapan penuh. Debu, lumpur, minyak, dan partikel-partikel mikro lainnya dapat menempel pada permukaan kendaraan. Kebersihan dan keawetan permukaan kendaraan bukan sekadar urusan estetika, tetapi juga menyangkut efisiensi operasi dan daya tahan peralatan tempur. Pembersihan manual menyita waktu dan sumber daya, dan dalam kondisi pertempuran, tidak selalu memungkinkan. Lalu, bagaimana jika kendaraan militer bisa membersihkan dirinya sendiri? Jawabannya ada di dunia nanoteknologi dan material zat padat.  

Nanoteknologi telah menjadi salah satu kemajuan terbesar dalam pengembangan material modern, termasuk di bidang militer. Di tengah tantangan tersebut, muncul solusi berbasis teknologi nanomaterial, yaitu penggunaan Titanium Dioksida (TiO₂) sebagai nanocoating self-cleaning. Nanocoating berbasis TiO₂ mampu memberikan perlindungan yang signifikan dengan lapisan tipis namun kuat, memungkinkan perlindungan optimal pada permukaan kendaraan militer. Material ini menjadi tulang punggung dari pelapis permukaan cerdas yang mampu menjaga kebersihan dan efisiensi kendaraan militer secara otomatis dari kotoran dan mikroorganisme hanya dengan bantuan cahaya matahari dan air. Lalu, bagaimana sebenarnya mekanisme self-cleaning ini bekerja? Apa manfaatnya untuk kendaraan militer? 

Apa Itu TiO₂ dan Mengapa Istimewa?  

Pada tahun 1972, Fujishima dan Honda telah menemukan metode pemisahan air secara fotokatalitik dengan elektroda TiO₂. Penemuan ini mengawali pemanfaatan material fotokatalis heterogen. TiO₂ hanya menyerap 5% dari cahaya yang dipancarkan matahari ke permukaan bumi, namun demikian material tersebut dianggap sebagai semikonduktor untuk konversi secara kimia dan penyimpan energi yang baik dan paling banyak diteliti di dunia nanomaterial TiO₂ adalah senyawa anorganik yang dikenal sebagai bahan fotokatalis, artinya ia mampu memicu reaksi kimia dengan bantuan cahaya, terutama sinar ultraviolet (UV) (Kang et al., 2019). Alasan utamanya sebagai berikut:

1. Stabil secara kimia dan termal 

TiO₂ merupakan bahan yang aman dan ramah lingkungan. Dengan keamanannya, TiO₂ bukan hanya digunakan sebagai pelapis pada kaca atau cat bangunan, tetapi juga sering ditemukan dalam produk sehari-hari seperti pasta gigi, tabir surya, serta pewarna dan pemutih dalam makanan dengan kode E171 (Blaznik et al., 2021). Jadi, TiO₂ telah lama menjadi bagian dari kehidupan kita tanpa kita sadari. TiO₂ menjadi semakin istimewa ketika dibuat dalam bentuk partikel sangat kecil yang disebut nanopartikel. Dalam ukuran nano (sekitar 1-100 nanometer), permukaan TiO₂ menjadi sangat reaktif dan efisien (Sundaram et al., 2025). Pada Kendaraan militer, TiO₂ menjadi ideal karena tahan terhadap kondisi ekstrem dan memiliki efek self-cleaning dengan menghancurkan dan menghilangkan kotoran dari permukaan suatu material, sehingga permukaan tersebut memiliki kemampuan membersihkan diri secara otomatis.  

Penggunaan teknologi self-cleaning berbasis TiO₂ dapat mengurangi penggunaan bahan kimia pembersih yang seringkali berbahaya bagi lingkungan, lebih hemat air dan energi listrik yang biasanya dibutuhkan untuk mencuci atau membersihkan secara manual.  Dengan demikian, TiO₂ tidak hanya membantu menjaga kebersihan dengan lebih mudah, tapi juga berperan aktif dalam menjaga kelestarian lingkungan. Teknologi ini menjadi salah satu solusi cerdas yang bisa membuat hidup kita lebih sehat dan bumi kita lebih bersih. 

Apa Itu Nanocoating Self-Cleaning? 

Nanocoating self-cleaning adalah lapisan ultra-tipis (biasanya <100 nm) yang diaplikasikan pada permukaan suatu material, sehingga permukaan tersebut memiliki kemampuan membersihkan diri secara otomatis. Dua mekanisme utama dari teknologi ini adalah: 

Reaksi: TiO₂ + hν → e⁻ + h⁺ 

Gambar 1. Ilustrasi self-cleaning pada TiO₂
Sumber: (Xue et al., 2024)  

Bagaimana Teknologi self-cleaning TiO₂ Dibuat dan Digunakan? 

Titanium dioksida (TiO₂) dapat bekerja sebagai pembersih otomatis dengan dibentuk menjadi lapisan tipis yang ditempelkan ke permukaan seperti kaca, keramik, logam, atau cat dinding. Lapisan ini nantinya bereaksi dengan sinar matahari untuk membersihkan kotoran. Dalam skala laboratorium atau industri, terdapat beberapa cara yang digunakan untuk membuat dan memasang lapisan TiO₂ ke berbagai permukaan material seperti spraying, dip-coating, sol-gel, sputtering, dan chemical vapor deposition (Wetchakun et al., 2015). Salah satu cara yang paling sederhana adalah menyemprotkan larutan yang mengandung partikel TiO₂ ke permukaan, lalu memanaskannya agar menempel dengan kuat. Metode lainnya yaitu mencelupkan permukaan material ke dalam larutan TiO₂, kemudian dikeringkan dan dipanaskan—cara ini disebut dip-coating. Sementara di industri besar, prosesnya bisa lebih canggih, seperti menggunakan metode sol-gel. Metode sol-gel dilakukan dengan cara dimana larutan kimia diubah menjadi lapisan padat; sputtering, yaitu menyemprotkan partikel bermuatan tinggi ke permukaan; atau chemical vapor deposition (CVD), yaitu mengendapkan uap kimia hingga membentuk lapisan tipis yang rata. 

Para peneliti terus melakukan berbagai modifikasi agar TiO₂ dapat bekerja lebih efektif. Salah satunya adalah perlakuan asam dengan memproses TiO₂ menggunakan asam tertentu, permukaannya menjadi lebih aktif dan lebih mudah menempel ke substrat seperti kaca. Selain itu, terdapat juga teknik doping logam, yaitu menambahkan unsur logam seperti nitrogen (N), besi (Fe), perak (Ag), seng (Zn), atau tembaga (Cu) ke dalam struktur TiO₂. Penambahan ini membuat TiO₂ tidak hanya aktif saat terkena sinar UV saja, tapi juga mampu bekerja di bawah cahaya biasa seperti lampu atau sinar matahari pagi yang lemah (Chen et al., 2012). Modifikasi lain dilakukan pada struktur kristalnya, agar ukuran partikel TiO₂ menjadi sangat kecil hingga ke skala nanometer. Dengan ukuran sekecil itu, luas permukaannya menjadi sangat besar, sehingga bisa menangkap cahaya dan menyerap kotoran lebih banyak. 

Setelah semua proses tersebut selesai, lapisan TiO₂ pun siap digunakan. Ia akan menempel kuat di permukaan yang dilapisi, dan akan mulai bekerja saat terkena cahaya. Ketika sinar UV menyinari permukaan itu, lapisan TiO₂ akan mengaktifkan reaksi fotokatalitik yang menghancurkan noda, polutan, dan partikel organik lain. Jika kemudian turun hujan, air akan menyebar merata dan membilas semua kotoran yang telah terurai. Menariknya, semua proses ini berlangsung tanpa perlu listrik, sabun, atau bahan pembersih tambahan. Hal ini yang membuat teknologi ini tidak hanya canggih, tetapi juga hemat biaya, praktis, dan ramah lingkungan. 

Teknologi self-cleaning TiO₂ yang dipasang dengan cara yang tepat dapat bertahan hingga lebih dari 10 tahun tanpa mengalami penurunan kemampuan (Banerjee et al., 2015). Artinya, selama waktu itu, lapisan ini terus bekerja membersihkan permukaan secara otomatis tanpa perlu bantuan manusia. Bahkan di kota-kota besar yang penuh debu dan polusi, lapisan TiO₂ ini tetap efektif menjaga permukaan agar tetap bersih dan bebas kotoran. Dengan kemampuan tersebut, teknologi self-cleaning ini bukan sekadar tren sesaat, melainkan menjadi solusi masa depan.  

Mengapa Cocok untuk Kendaraan Militer? 

Kendaraan militer sering digunakan dalam kondisi berat, yang tidak memungkinkan pembersihan rutin secara manual. Berikut alasan mengapa teknologi ini sangat relevan: 

TiO₂ transparan dapat diaplikasikan pada lensa kamera drone militer, periskop tank, atau pelindung sensor IR. Ini menjaga bidang pandang tetap bersih tanpa gangguan lumpur atau minyak. 

TiO₂ juga menghasilkan radikal bebas yang membunuh mikroorganisme, sangat bermanfaat untuk kendaraan amfibi, kapal militer, atau kendaraan medis lapangan.  

Kelebihan dan Kekurangan TiO₂ untuk Nanocoating Militer 

Kelebihan TiO₂ untuk Nanocoating Militer  

Kekurangan TiO₂ untuk Nanocoating Militer 

Tantangan dan Solusi Teknologinya 

Masalah: Sinar UV di lingkungan terbatas. 

Solusi: Doping logam seperti N, Ag, atau Fe dapat menurunkan energi band gap TiO₂, sehingga aktif dalam cahaya tampak. Hal ini membuat lapisan tetap aktif bahkan dalam kondisi mendung atau malam hari. 

Masalah: Lapisan mudah terkelupas pada permukaan militer kasar. 

Solusi: Gunakan lapisan antara (interlayer) seperti silane atau polimer khusus untuk meningkatkan daya lekat, serta penggunaan metode sol-gel yang memungkinkan kontrol ketebalan dan kekuatan lapisan. 

Masalah: Gesekan medan tempur dapat mengikis lapisan. 

Solusi: Kombinasi TiO₂ dengan zat pengikat keras (seperti silika atau alumina) untuk ketahanan gesek yang lebih tinggi, serta Pengembangan coating multilayer yang dapat memperbaharui dirinya sendiri saat rusak (Self-Healing Coating (Yang & Urban, 2016). 

Dengan banyaknya aktivitas militer di daerah tropis dan berlumpur seperti Papua dan Kalimantan, kendaraan militer Indonesia akan sangat diuntungkan dengan adopsi nanocoating TiO₂ ini. Kombinasi ketersediaan bahan, teknologi lokal, dan kebutuhan medan membuat pengembangan ini sangat relevan (Nurrahma et al., 2022). Kolaborasi antara lembaga riset pertahanan (LAPAN, BPPT/BRIN), universitas, dan industri cat militer perlu digalakkan untuk realisasi teknologi ini.