## Studi Sifat Keterbasahan pada Material Slumpring Bambu dengan Metode Pengukuran Sudut Kontak Permukaan 1
Y. Ahmad 1,* , I. Kusumaningtyas 1 dan G.O.F. Parikesit 2
1 Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.
2 Departemen Teknik Nuklir dan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No. 2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia *E-mail: yusufahmad@mail.ugm.ac.id

## Abstrak
Slumpring merupakan istilah dalam Bahasa Jawa untuk pelepah yang menyelubungi ruas batang bambu. Salah satu pemanfaatan  slumpring  ini  ditemukan  pada  alat  musik  bundengan.  Sebelum  dimainkan  oleh  musisi,  biasanya bundengan dilakukan proses perendaman untuk menghasilkan bunyi yang enak didengar. Selain itu zaman dahulu bundengan  ini  juga  dimanfaatkan  sebagai  tudung  pelindung  hujan  oleh  penggembala  bebek.  Hal  ini  membuat interaksi slumpring dan air terlihat unik. Dari informasi tersebut menimbulkan sebuah dugaan bahwa slumpring memiliki  dua  sifat  keterbasahan  yaitu  hidrofilik  berdasarkan  perlakuan  oleh  musisi  terhadap  bundengan  dan hidrofobik  berdasarkan  pemanfaatan  bundengan  oleh  penggembala  bebek.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk memastikan dugaan tersebut dengan menganalisis sudut kontak pada dinding luar dan dinding dalam slumpring. Tidak  hanya  itu,  penelitian ini  juga  mengukur  sudut  kontak  yang  terjadi  pada  area  tengah dan  tepi  slumpring. Penelitian ini menggunakan peralatan sederhana dan telepon cerdas untuk merekam citra sudut kontak. Analisis citra  yang  dilakukan  menggunakan  bantuan  perangkat  lunak  ImageJ.  Hasilnya  kedua  dinding  dengan  masing- masing sisinya ternyata memiliki sifat hidrofilik. Sudut kontak dinding luar area tengah dan tepi bernilai 60,4±8,4° dan 60,7±12,4° sedangkan sudut kontak dinding dalam area tengah dan tepi bernilai 42,1±9,7° dan 47,5±1,2°.
Kata kunci : slumpring bambu, sifat keterbasahan, sudut kontak, telepon cerdas.

## Abstract
Slumpring  is  the  Javanese  term  for  the  sheaths  that  cover  the  nodes  of  a  bamboo  culm.  One  of  the  uses  of slumpring is found on the bundengan musical instrument. Before being played by musicians, usually the bundengan is drenched with water so that it can produce better sound. In the olden days, the bundengan was also utilized as a rain cover by duck herders. This information shows an interesting interaction between slumpring and water, which gives rise to a conjecture that slumpring has two wetting characte ristics: hydrophilic based on musicians’ treatment of the bundengan and hydrophobic based on how duck herders use it. This work aims to confirm the above conjecture by analyzing the contact angle formed by water droplets on the outer and inner slumpring surface. The  contact  angles  on the middle  area  and  near  the edge  of  the  slumpring were  also measured. This  research utilized simple devices and a smartphone to take images of the contact angles. Image analysis is carried out with the ImageJ software. The results show that both surfaces are, in fact, hydrophilic. The contact angle on the middle area and near the edge of the outer surface are 60,4±8,4° dan 60,7±12,4° respectively, whereas they are 42,1±9,7° dan 47,5±1,2° respectively on those of the inner surface.
Keywords : Bamboo culm sheath; wetting characteristic; contact angle; smartphone.
1 Best paper kategori Bidang Mekanika Terapan dalam Mechanical Engineering and Emerging Technologies National Conference (MEET- nConf) 2023, 10 Agustus 2023 di Yogyakarta..

## 1. PENDAHULUAN
Bambu merupakan tanaman yang cepat tumbuh dan berkembang. Indonesia memiliki 154 dari 1718 spesies bambu di dunia. Masyarakat sering memanfaatkan bagian batang sebagai struktur bangunan dan alat musik serta bagian daun  sebagai  obat-obatan.  Selain batang  dan daun, terdapat juga  bagian yang  dapat  dimanfaatkan yaitu slumpring.
Slumpring  merupakan  istilah  dalam  Bahasa  Jawa  untuk  pelepah  yang  menyelubungi  ruas  batang  bambu. Gambar 1(a) merupakan slumpring yang masih menempel batang dan (b) akan terlepas dari batang.  Masyarakat sering  mengatakan  slumpring  sebagai  bagian  organ  dari  daun  (Wardani,  2021).  Akan  tetapi,  Wang  (2017) membuktikan bahwa  menurut struktur  anatomi, slumpring  merupakan organ modifikasi  dari  batang,  bukanlah daun.
Pemanfaatan  slumpring  ditemukan  pada  alat musik  yang  bernama  bundengan  yang  merupakan  alat  musik tradisional yang berasal dari Wonosobo, Jawa Tengah. Alat musik ini terdiri dari beberapa struktur yaitu, kowangan, senar dan pelat bambu. Slumpring ini digunakan sebagai pelapis pada kowangan. Struktur bundengan dapat dilihat pada Gambar 2. Alat musik ini mengeluarkan bunyi serupa dengan alat musik yang berada pada gamelan seperti kendang, kenong, kempul, kethuk dan gong (Abdulloh, 2017). Zaman dahulu penggembala bebek memanfaatkan bundengan sebagai pelindung dari hujan maupun terik matahari. Saat ini, bundengan tersebut beralih peran sebagai alat  musik.  Kebiasaan  musisi  sebelum  melakukan  pementasan  adalah  merendam  bundengan  terlebih  dahulu. Perendaman  ini  bertujuan  untuk  bunyi  yang  dihasilkan  oleh  bundengan  terdengar  lebih  enak.  Pemanfaatan bundengan oleh penggembala bebek dan perlakuan yang dilakukan oleh musisi ini memberikan informasi bahwa slumpring diduga memiliki dua sifat keterbasahan yaitu hidrofobik karena bisa melindungi dari hujan dan hidrofilik karena terpengaruh oleh proses perendaman yang terjadi.
(a)

## (b)
Gambar 1. (a) Slumpring yang masih menempel pada batang. (b) Slumpring akan terlepas dari batang (Wardani, 2021).
Sifat hidrofobik dan hidrofilik suatu material biasanya dilihat dari sudut kontak, yaitu sudut yang terbentuk akibat dari interaksi antar permukaan material dengan cairan. Sudut kontak untuk sifat hidrofobik bernilai > 90°, sebaliknya untuk sifat hidrofilik bernilai < 90°. Perbedaan sifat hidrofobik dan hidrofilik pada slumpring belum diketahui  sebelumnya.  Hal  ini  bisa  saja  terjadi  seperti  halnya  daun  bambu    yang  memiliki  perbedaan  sifat keterbasahan pada sisi atas dan bawah ataupun daun bambu muda yang memiliki dua sifat keterbasahan pada sisi atas daun (Wang dkk., 2022; Wigzell dkk., 2016).
Selain hal tersebut, slumpring juga memiliki keunikan lain. Parikesit dan Kusumaningtyas (2020) melaporkan bahwa  slumpring  memiliki  perbedaan  bentuk  dalam  keadaan  basah  dan  kering.  Bentuk  dalam  keadaan  basah silinder  sedangkan  dalam  keadaan  kering  yaitu  planar.  Perbedaan  bentuk  ini  dipengaruhi  oleh  kadar  air  yang terkandung  pada  slumpring.  Perubahan  bentuk  ini  dikenal  sebagai  sifat shape-shifting (Wardani  dkk.,  2021). Perubahan bentuk ini bisa saja dimanfaatkan sebagai material rekayasa untuk ke depannya.
Penelitian ini berfokus pada sifat keterbasahan dengan menganalisis sudut kontak yang terjadi pada slumpring yang digunakan pada bundengan. Analisis sifat keterbasahan dilakukan pada dinding luar dan dinding dalam pada bagian tengah dan tepi sesuai arah pertumbuhan slumpring.
Gambar 2. Struktur bundengan (Wardani, 2021).

## 2. METODE PENELITIAN
Spesimen  yang  digunakan merupakan slumpring  bambu  apus  ( Gigantochloa  apus ). Slumpring  tersebut dalam keadaan  kering  dan  siap  digunakan  sebagai  material  bundengan  dan  dapat  dilihat  pada  Gambar  3.  Slumpring tersebut dipotong menjadi empat buah sampel pada masing-masing bagian sisi tengah dan tepi. Selain itu, penelitian ini juga menggunakan lima buah spesimen kaca untuk melakukan validasi setup .

## Gambar 3. Spesimen slumpring.
Sudut kontak diukur pada suhu ruangan menggunakan peralatan sederhana yang terdiri dari meja spesimen, dua buah tripod, lampu dan penjepit telepon cerdas. Peralatan tersebut disusun seperti Gambar 4 dan dijaga jarak serta ketinggian tripod supaya tetap sama. Sebelum digunakan untuk pengambilan data slumpring, setup tersebut divalidasi  terlebih dahulu  menggunakan spesimen  kaca  yang  telah diketahui  sudut kontaknya  yaitu 25°  (Bruus, 2006).
Penetesan  air  menggunakan  Pipette  Micro  dari  Joylab  dengan  volume  yang  diatur  yaitu  1  μL.  Air  yang digunakan merupakan air  biasa  tanpa  perlakukan khusus apapun.  Perekaman citra  sudut kontak  menggunakan telepon cerdas Asus Zenfone Max Pro M1 dengan kamera 13 MP. Perekaman citra tetesan air diambil sebanyak tiga kali pada satu spesimen secara beruntun.
Analisis sudut kontak menggunakan perangkat lunak ImageJ dengan plugin yang dapat diunduh pada laman http://bigwww.epfl.ch/demo/dropanalysis/#soft .  Jenis  analisis  yang  digunakan  adalah Low  Bond  Axisymmetric Drop Shape Analysis (LBADSA) dengan melakukan pencocokan pola berdasarkan persamaan Young-Laplace ke citra yang dianalisis.  Ilustrasi penggunaan plugin tersebut dapat dilihat pada Gambar 5. Plugin tersebut digunakan dengan cara mencocokkan pola berwarna hijau terhadap citra tetesan air menggunakan droplet parameter yang telah disediakan pada plugin . Perekaman citra tiga kali pada spesimen yang sama bertujuan untuk melihat standar deviasi yang terjadi pada saat melakukan analisis menggunakan plugin tersebut.

## Gambar 4. Setup alat perekaman citra.
Penelitian ini juga menggunakan mikroskop Olympus SZX16 dengan perbesaran lensa 1x. Mikroskop tersebut digunakan untuk melihat permukaan yang terdapat pada slumpring.
Gambar 5.  Analisis menggunakan plugin LBADSA pada citra sudut kontak kaca.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Permukaan Slumpring
Terdapat perbedaan pola pada dinding dalam dan dinding luar slumpring. Dinding dalam membentuk pola semacam jalur-jalur sedangkan dinding luar tidak membentuk pola. Perbedaan ini dapat dilihat dari tampak atas pada Gambar 6.
Pola jalur ini terlihat semakin ke tepi, jalurnya semakin mengecil. Pengecilan jalur ini dapat dilihat pada Gambar 6(a) dan (b) bahwa sisi tengah memiliki lebar jalur kurang lebih 2 mm sedangkan sisi tepi memiliki lebar jalur kurang lebih 1 mm. Pola ini terbentuk akibat dari keberadaaan serat-serat pada bagian dalam slumpring. Serat tersebut dapat dilihat pada Gambar 7.
(a) (b) (c)
(d)
Gambar 6. Slumpring dinding (a) dalam sisi tepi, (b) dalam sisi tengah, (c) luar sisi tepi, dan (d) luar sisi tengah.
Terdapat tiga  macam  serat pada  slumpring  yaitu serat primer, serat sekunder  dan serat penghubung. Serat primer  adalah  serat  yang  membentuk  dinding-dinding  jalur.  Serat  sekunder  adalah  serat  yang  menempel  pada dinding luar pada slumpring. Serat penghubung adalah serat yang menghubungkan serat primer-sekunder ataupun primer-primer serta berada ditengah-tengah dan memotong jalur.
Jika  dilihat  pada  Gambar  6(a)  dan  (b)  serat  primer  ini  berupa  warna  yang  terang  sedangkan  warna  gelap merupakan celah/jalur pada dinding dalam. Di sisi lain, pada dinding luar yaitu Gambar 6(c) dan (d) tidak terlihat pola  serat tersebut. Hal  ini  disebabkan keberadaan serat sekunder  yang  menempel  pada  dinding  luar. Serat ini membentuk semacam lapisan sehingga dinding luar terlihat menjadi rapat, dapat dilihat pada Gambar 7(a).
(a)
(b)
Gambar 7. (a) Slumpring tampak samping. (b) Serat bagian dalam slumpring dilihat dari dinding dalam.

## B. Validasi Setup Alat Pengambilan Data
Validasi  dilakukan  dengan  cara  mengambil  citra  sudut  kontak  dengan  menggunakan setup yang  disusun berdasarkan Gambar 4 dengan spesimen kaca. Validasi menggunakan 5 buah spesimen kaca. Hasil validasi dapat dilihat  pada  Gambar  8.  Data  tersebut  menjelaskan  bahwa  rata-rata  hasil  percobaan  dari  kelima  spesimen  yang dilakukan  mendekati  garis  referensi  dengan  nilai  sudut  tersebut  yaitu  26,4±3,3°  sehingga setup tersebut  dapat digunakan untuk percobaan terhadap slumpring.

## C. Sudut Kontak Pada Slumpring
Pengukuran sudut kontak dilakukan pada dinding luar dan dinding dalam di area tengah dan tepi slumpring. Contoh perekaman citra sudut kontak pada dinding dalam dapat dilihat pada Gambar 9. Hasil analisis citra dinding dalam dapat dilihat pada Tabel 1. Terlihat pada data tersebut bahwa standar deviasi pada masing-masing spesimen sangat kecil. Hal ini menunjukan bahwa analisis yang dilakukan dengan menggunakan ImageJ sudah sangat baik. Rata-rata sudut kontak yang dihasilkan pada dinding dalam untuk area tengah adalah 42,1±9,7°, sedangkan area tepi adalah 47,5±1,2°. Visualisasi rata-rata dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 8. Data sudut kontak air pada kaca.
(a) (b)
Gambar 9. Contoh citra sudut kontak hasil perekaman dinding dalam (a) area tengah dan (b) area tepi.
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 1 2 3 4 5 Sud u t K on ta k (° ) Spesimen Referensi (Bruss, 2006)
Tabel 1. Hasil Sudut Kontak pada Dinding dalam Slumpring
Spesimen  Citra ke-
Sudut Kontak ( ° ) Tengah Tepi 1 1 46,6 49,7 2 46,1 49,3 3 45,5 49,1 Rata-rata 46,1 49,4 Standar deviasi 0,4 0,3 2 1 56,5 46,1 2 55,8 46,9 3 56,0 46,1 Rata-rata 56,1 46,4 Standar deviasi 0,3 0,5 3 1 32,9 46,6 2 32,9 46,4 3 33,0 46,6 Rata-rata 32,9 46,5 Standar deviasi 0,1 0,1 4 1 32,9 47,9 2 33,5 47,7 3 33,3 47,9 Rata-rata 33,2 47,8 Standar deviasi 0,3 0,1 Rata-rata total 42,1 47,5 Standar deviasi total 9,7 1,2
Gambar 10. Data sudut kontak air pada slumpring dinding dalam.
Contoh perekaman citra sudut kontak pada dinding luar slumpring dapat dilihat pada Gambar 11. Analisis sudut kontak pada dinding luar juga dilakukan sangat baik. Hal ini terlihat pada Tabel 2 di mana standar deviasi di masing-masing spesimen memiliki hasil yang sangat kecil. Rata-rata sudut kontak yang dihasilkan pada dinding luar untuk area tengah adalah 60,4±8,4°, sedangkan area tepi adalah 60,7±12,4°. Visualisasi rata-rata data sudut kontak dinding  dalam  dapat  dilihat  pada  Gambar  12.  Hasil  sudut  kontak  dinding  luar  dan  dinding  dalam  sama-sama menghasilkan sudut < 90°. Hal ini berarti kedua dinding tersebut memiliki sifat hidrofilik.
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 1 2 3 4 Su d u t Kon ta k (° ) Spesimen Tengah Tepi
Tabel 2. Hasil Sudut Kontak pada Dinding Luar Slumpring
Spesimen  Citra ke-
Sudut Kontak ( ° ) Tengah Tepi 1 1 73,2 53,5 2 72,0 52,4 3 72,3 51,9 Rata-rata 72,5 52,6 Standar deviasi 0,5 0,7 2 1 55,3 62,0 2 53,8 62,2 3 53,7 62,2 Rata-rata 54,3 62,1 Standar deviasi 0,7 0,1 3 1 63,4 82,1 2 63,6 79,0 3 63,9 79,5 Rata-rata 63,6 80,2 Standar deviasi 0,2 1,4 4 1 52,2 48,4 2 50,4 47,3 3 50,9 47,9 Rata-rata 51,2 47,9 Standar deviasi 0,8 0,4 Rata-rata total 60,4 60,7 Standar deviasi total 8,4 12,4
(a) (b)
Gambar 11. Contoh citra sudut kontak hasil perekaman dinding luar (a) area tengah dan (b) area tepi.
Gambar 12.  Data sudut kontak air pada slumpring dinding luar.

## 4. KESIMPULAN
Penelitian ini melaporkan temuan baru bahwa slumpring pada dinding dalam terlihat pola yang membentuk jalur-jalur. Semakin ke  area  tepi  slumpring  jalur  yang  dihasil  semakin kecil.  Sebaliknya, pada dinding luar  tidak terdapat  pola  yang  terlihat.  Hal  ini  karena  terdapat  serat  sekunder  yang  menempel  pada  dinding  sehingga menyebabkan dinding luar terlihat lebih padat.
Sudut kontak yang dihasilkan slumpring juga dapat diidentifikasi dengan baik, meskipun hanya menggunakan peralatan  sederhana  dan  telepon  cerdas.  Hasilnya  bahwa  dinding  dalam  maupun  luar  slumpring  memiliki  sifat hidrofilik. Hasil ini bisa digunakan sebagai acuan sifat keterbasahan yang terjadi pada slumpring. Penelitian tentang slumpring ini juga masih bisa dikembangkan lagi ke arah sifat fisis lainnya.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  menyampaikan  terima  kasih  kepada  Laboratorium  Bahan  Teknik  dan  Laboratorium  Dinamika, Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada atas dukungan fasilitas dan alat dalam pelaksanaan penelitian ini.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
F.W.K.F.  Wardani,  Analisis  mekanika  pada  slumpring  sebagai  material  penyusun  alat  musik  Bundengan.
Universitas Gadjah Mada, 2021.
F. W. K. F. Wardani, G. O. F. Parikesit, dan I. Kusumaningtyas, Mechanical analysis of bamboo culm sheaths as the material of the bundengan musical instrument. The 3rd Engineering Physics International Conference (EPIC) , 2021.
G. O. F. Parikesit dan I. Kusumaningtyas, 2020. Quantitative analysis of the Kowangan resonator. Proceeding Meetings on Acoustics , Vol. 42, no. 035002.
H. Bruus, Theoretical microfluidics . Department of  Micro and  Nanotechnology  Technical  University  of  Denmark, 2006.
J. M. Wigzell, R.C. Racovita, B.G. Stentiford, M. Wilson, M.T. Harris, I.W. Fletcher, D.P.K. Mosquin, D. Justice, S.K. Beaumont, R. Jetter, dan J.P.S. Badyal, 2016. Smart water channelling through dual wettability by leaves of the bamboo Phyllostachys aurea. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects , Vol. 506, pp.
344 – 355.
M. S. Abdulloh, Kajian organologi musik bundengan di Wonosobo. Institut Seni Indonesia, 2017.
P. Li, J. Wang, J. Huang, dan J. Xiang, 2022. The transitional wettability on bamboo-leaf-like hierarchical-structured Si surface fabricated by microgrinding. Nanomaterials , Vol. 12, p. 2888.
S. Wang, 2017. Bamboo sheath - A modified branch based on the anatomical observations. Scientific Reports , Vol. 7, p. 16132.
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 1 2 3 4 Sud u t K on ta k (° ) Spesimen Tengah Tepi