berita

Kami menggunakan cookie untuk meningkatkan pengalaman Anda. Dengan terus menjelajahi situs ini, Anda menyetujui penggunaan cookie kami. Informasi selengkapnya.
Ketika kecelakaan lalu lintas dilaporkan dan salah satu kendaraan meninggalkan tempat kejadian, laboratorium forensik sering ditugaskan untuk memulihkan bukti.
Bukti sisa meliputi pecahan kaca, lampu depan, lampu belakang, atau bemper yang pecah, serta bekas ban dan residu cat. Saat kendaraan bertabrakan dengan benda atau orang, cat kemungkinan besar akan berpindah dalam bentuk bercak atau serpihan.
Cat otomotif biasanya merupakan campuran kompleks berbagai bahan yang diaplikasikan dalam beberapa lapisan. Meskipun kompleksitas ini menyulitkan analisis, hal ini juga memberikan banyak informasi penting yang berpotensi penting untuk identifikasi kendaraan.
Mikroskopi Raman dan transformasi Fourier inframerah (FTIR) adalah beberapa teknik utama yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah tersebut dan memfasilitasi analisis non-destruktif pada lapisan tertentu dalam keseluruhan struktur pelapis.
Analisis serpihan cat dimulai dengan data spektral yang dapat dibandingkan secara langsung dengan sampel kontrol atau digunakan bersama dengan basis data untuk menentukan merek, model, dan tahun kendaraan.
Kepolisian Berkuda Kerajaan Kanada (RCMP) mengelola salah satu basis data tersebut, yaitu basis data Paint Data Query (PDQ). Laboratorium forensik yang berpartisipasi dapat diakses kapan saja untuk membantu memelihara dan mengembangkan basis data tersebut.
Artikel ini berfokus pada langkah pertama dalam proses analisis: pengumpulan data spektral dari serpihan cat menggunakan FTIR dan mikroskopi Raman.
Data FTIR dikumpulkan menggunakan mikroskop FTIR Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™; data Raman lengkap dikumpulkan menggunakan mikroskop Raman Thermo Scientific™ DXR3xi. Keping cat diambil dari bagian mobil yang rusak: satu terkelupas dari panel pintu, yang lainnya dari bemper.
Metode standar untuk merekatkan spesimen penampang melintang adalah dengan mengecornya menggunakan epoksi, tetapi jika resin menembus spesimen, hasil analisis dapat terpengaruh. Untuk mencegah hal ini, potongan-potongan cat ditempatkan di antara dua lembar poli(tetrafluoroetilena) (PTFE) pada penampang melintang.
Sebelum analisis, penampang serpihan cat dipisahkan secara manual dari PTFE dan serpihan tersebut ditempatkan pada jendela barium fluorida (BaF2). Pemetaan FTIR dilakukan dalam mode transmisi menggunakan apertur 10 x 10 µm2, lensa objektif 15x yang dioptimalkan dan kondensor, serta jarak 5 µm.
Sampel yang sama digunakan untuk analisis Raman untuk konsistensi, meskipun penampang jendela BaF2 yang tipis tidak diperlukan. Perlu dicatat bahwa BaF2 memiliki puncak Raman pada 242 cm-1, yang dapat terlihat sebagai puncak lemah pada beberapa spektrum. Sinyal tersebut tidak boleh dikaitkan dengan serpihan cat.
Citra Raman diperoleh menggunakan ukuran piksel citra 2 µm dan 3 µm. Analisis spektral dilakukan pada puncak komponen utama dan proses identifikasi dibantu dengan penggunaan teknik seperti pencarian multi-komponen dibandingkan dengan pustaka yang tersedia secara komersial.
Gambar 1. Diagram sampel cat otomotif empat lapis yang umum (kiri). Mosaik video penampang serpihan cat yang diambil dari pintu mobil (kanan). Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Material dan Analisis Struktural
Meskipun jumlah lapisan serpihan cat dalam satu sampel dapat bervariasi, sampel biasanya terdiri dari sekitar empat lapisan (Gambar 1). Lapisan yang diaplikasikan langsung ke substrat logam adalah lapisan primer elektroforesis (dengan ketebalan sekitar 17-25 µm) yang berfungsi untuk melindungi logam dari lingkungan dan berfungsi sebagai permukaan pemasangan untuk lapisan cat berikutnya.
Lapisan berikutnya adalah primer tambahan, yaitu dempul (ketebalan sekitar 30-35 mikron) untuk memberikan permukaan yang halus untuk rangkaian lapisan cat berikutnya. Kemudian, muncul lapisan dasar (ketebalan sekitar 10-20 µm) yang terdiri dari pigmen cat dasar. Lapisan terakhir adalah lapisan pelindung transparan (ketebalan sekitar 30-50 mikron) yang juga memberikan hasil akhir yang mengilap.
Salah satu masalah utama dalam analisis jejak cat adalah tidak semua lapisan cat pada kendaraan asli selalu terlihat sebagai serpihan dan noda cat. Selain itu, sampel dari berbagai daerah mungkin memiliki komposisi yang berbeda. Misalnya, serpihan cat pada bemper mungkin terdiri dari material bemper dan cat.
Gambar penampang melintang yang tampak dari serpihan cat ditunjukkan pada Gambar 1. Empat lapisan tampak pada gambar tampak, yang berkorelasi dengan empat lapisan yang diidentifikasi melalui analisis inframerah.
Setelah memetakan seluruh penampang melintang, masing-masing lapisan diidentifikasi menggunakan citra FTIR dari berbagai area puncak. Spektrum representatif dan citra FTIR terkait dari keempat lapisan ditunjukkan pada Gambar 2. Lapisan pertama merupakan lapisan akrilik transparan yang terdiri dari poliuretan, melamin (puncak pada 815 cm-1), dan stirena.
Lapisan kedua, lapisan dasar (warna) dan lapisan bening secara kimia serupa dan terdiri dari akrilik, melamin, dan stirena.
Meskipun serupa dan belum ada puncak pigmen spesifik yang teridentifikasi, spektrumnya tetap menunjukkan perbedaan, terutama dalam hal intensitas puncak. Spektrum lapisan 1 menunjukkan puncak yang lebih kuat pada 1700 cm-1 (poliuretana), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO), dan 762 cm-1.
Intensitas puncak pada spektrum lapisan 2 meningkat pada 2959 cm-1 (metil), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (eter), 1077 cm-1 (eter), dan 731 cm-1. Spektrum lapisan permukaan sesuai dengan spektrum pustaka resin alkid berbasis asam isoftalat.
Lapisan akhir primer e-coat adalah epoksi dan mungkin poliuretan. Hasilnya pun konsisten dengan hasil yang umum ditemukan pada cat otomotif.
Analisis berbagai komponen di setiap lapisan dilakukan dengan menggunakan pustaka FTIR yang tersedia secara komersial, bukan basis data cat otomotif. Jadi, meskipun kecocokannya representatif, kecocokan tersebut mungkin tidak mutlak.
Menggunakan basis data yang dirancang untuk jenis analisis ini akan meningkatkan visibilitas bahkan merek, model, dan tahun kendaraan.
Gambar 2. Spektrum FTIR representatif dari empat lapisan yang teridentifikasi pada penampang cat pintu mobil yang terkelupas. Citra inframerah dihasilkan dari daerah puncak yang terkait dengan masing-masing lapisan dan ditumpangkan pada citra video. Area merah menunjukkan lokasi masing-masing lapisan. Dengan menggunakan apertur 10 x 10 µm² dan ukuran langkah 5 µm, citra inframerah mencakup area seluas 370 x 140 µm². Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Material dan Analisis Struktural
Pada gambar 3 menunjukkan gambar video penampang serpihan cat bemper, setidaknya tiga lapisan terlihat jelas.
Citra penampang inframerah mengonfirmasi keberadaan tiga lapisan berbeda (Gbr. 4). Lapisan luarnya adalah lapisan bening, kemungkinan besar poliuretan dan akrilik, yang konsisten jika dibandingkan dengan spektrum lapisan bening di perpustakaan forensik komersial.
Meskipun spektrum lapisan dasar (warna) sangat mirip dengan lapisan bening, spektrumnya masih cukup jelas untuk dibedakan dari lapisan luar. Terdapat perbedaan yang signifikan dalam intensitas relatif puncak-puncaknya.
Lapisan ketiga dapat berupa material bumper itu sendiri, yang terdiri dari polipropilena dan talk. Talk dapat digunakan sebagai pengisi penguat untuk polipropilena guna meningkatkan sifat struktural material.
Kedua lapisan luar konsisten dengan yang digunakan dalam cat otomotif, tetapi tidak ada puncak pigmen tertentu yang teridentifikasi pada lapisan primer.
Gambar 3. Mosaik video potongan melintang serpihan cat yang diambil dari bemper mobil. Kredit gambar: Thermo Fisher Scientific – Material dan Analisis Struktural
Gambar 4. Spektrum FTIR representatif dari tiga lapisan yang teridentifikasi pada penampang serpihan cat pada bemper. Citra inframerah dihasilkan dari daerah puncak yang terkait dengan masing-masing lapisan dan ditumpangkan pada citra video. Area merah menunjukkan lokasi masing-masing lapisan. Dengan menggunakan apertur 10 x 10 µm² dan ukuran langkah 5 µm, citra inframerah mencakup area seluas 535 x 360 µm². Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Material dan Analisis Struktural
Mikroskopi pencitraan Raman digunakan untuk menganalisis serangkaian penampang melintang guna mendapatkan informasi tambahan tentang sampel. Namun, analisis Raman menjadi rumit karena fluoresensi yang dipancarkan sampel. Beberapa sumber laser yang berbeda (455 nm, 532 nm, dan 785 nm) diuji untuk mengevaluasi keseimbangan antara intensitas fluoresensi dan intensitas sinyal Raman.
Untuk analisis serpihan cat pada pintu, hasil terbaik diperoleh dengan laser dengan panjang gelombang 455 nm; meskipun fluoresensi masih ada, koreksi basa dapat digunakan untuk mengatasinya. Namun, pendekatan ini tidak berhasil pada lapisan epoksi karena fluoresensinya terlalu terbatas dan material tersebut rentan terhadap kerusakan laser.
Meskipun beberapa laser lebih baik daripada yang lain, tidak ada laser yang cocok untuk analisis epoksi. Analisis penampang Raman serpihan cat pada bemper menggunakan laser 532 nm. Kontribusi fluoresensi masih ada, tetapi dihilangkan dengan koreksi garis dasar.
Gambar 5. Spektrum Raman representatif dari tiga lapisan pertama sampel cip pintu mobil (kanan). Lapisan keempat (epoksi) hilang selama proses pembuatan sampel. Spektrum dikoreksi garis dasar untuk menghilangkan efek fluoresensi dan dikumpulkan menggunakan laser 455 nm. Area seluas 116 x 100 µm² ditampilkan menggunakan ukuran piksel 2 µm. Mosaik video penampang melintang (kiri atas). Gambar penampang melintang Resolusi Kurva Raman Multidimensi (MCR) (kiri bawah). Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Material dan Analisis Struktural
Analisis Raman pada potongan melintang cat pintu mobil ditunjukkan pada Gambar 5; sampel ini tidak menunjukkan lapisan epoksi karena hilang selama persiapan. Namun, karena analisis Raman pada lapisan epoksi ditemukan bermasalah, hal ini tidak dianggap sebagai masalah.
Kehadiran stirena mendominasi spektrum Raman lapisan 1, sementara puncak karbonil jauh lebih lemah daripada spektrum IR. Dibandingkan dengan FTIR, analisis Raman menunjukkan perbedaan yang signifikan pada spektrum lapisan pertama dan kedua.
Kecocokan Raman yang paling dekat dengan lapisan dasar adalah perilena; meskipun tidak cocok secara persis, turunan perilena diketahui digunakan dalam pigmen pada cat otomotif, sehingga dapat mewakili pigmen dalam lapisan warna.
Spektrum permukaan konsisten dengan resin alkid isoftalat, namun mereka juga mendeteksi keberadaan titanium dioksida (TiO2, rutil) dalam sampel, yang terkadang sulit dideteksi dengan FTIR, tergantung pada batas spektral.
Gambar 6. Spektrum Raman representatif dari sampel serpihan cat pada bemper (kanan). Spektrum dikoreksi garis dasar untuk menghilangkan efek fluoresensi dan dikumpulkan menggunakan laser 532 nm. Area seluas 195 x 420 µm² ditampilkan menggunakan ukuran piksel 3 µm. Mosaik video penampang melintang (kiri atas). Citra Raman MCR dari penampang melintang parsial (kiri bawah). Kredit gambar: Thermo Fisher Scientific – Material dan Analisis Struktural
Gambar 6 menunjukkan hasil hamburan Raman pada penampang serpihan cat pada bumper. Lapisan tambahan (lapisan 3) telah ditemukan yang sebelumnya tidak terdeteksi oleh FTIR.
Yang paling dekat dengan lapisan luar adalah kopolimer stirena, etilena, dan butadiena, tetapi ada juga bukti adanya komponen tambahan yang tidak diketahui, sebagaimana dibuktikan oleh puncak karbonil kecil yang tidak dapat dijelaskan.
Spektrum lapisan dasar dapat mencerminkan komposisi pigmen, karena spektrum tersebut sesuai sampai batas tertentu dengan senyawa ftalosianin yang digunakan sebagai pigmen.
Lapisan yang sebelumnya tidak diketahui ini sangat tipis (5 µm) dan sebagian terdiri dari karbon dan rutil. Karena ketebalan lapisan ini dan fakta bahwa TiO2 dan karbon sulit dideteksi dengan FTIR, tidak mengherankan jika keduanya tidak terdeteksi oleh analisis IR.
Berdasarkan hasil FT-IR, lapisan keempat (bahan bumper) diidentifikasi sebagai polipropilena, tetapi analisis Raman juga menunjukkan adanya sejumlah karbon. Meskipun keberadaan talk yang diamati dalam FITR tidak dapat dikesampingkan, identifikasi yang akurat tidak dapat dilakukan karena puncak Raman yang sesuai terlalu kecil.
Cat otomotif merupakan campuran bahan yang kompleks, dan meskipun dapat memberikan banyak informasi identifikasi, analisisnya juga menjadi tantangan besar. Bekas serpihan cat dapat dideteksi secara efektif menggunakan mikroskop FTIR Nicolet RaptIR.
FTIR adalah teknik analisis non-destruktif yang memberikan informasi berguna tentang berbagai lapisan dan komponen cat otomotif.
Artikel ini membahas analisis spektroskopi lapisan cat, tetapi analisis hasil yang lebih menyeluruh, baik melalui perbandingan langsung dengan kendaraan yang dicurigai atau melalui basis data spektral khusus, dapat memberikan informasi yang lebih tepat untuk mencocokkan bukti dengan sumbernya.