Istilah polimer mengandung arti perulangan gugus kimia, dimana setiap gugusnya terdiri dari sekumpulan atom atau molekul. Jenis polimer sangat banyak dan beragam, oleh karena itu dikelompokan berdasarkan beberapa jenis kriteria. Kriteria pengelompokan tersebut diantaranya adalah berdasarkan jenis atom penyusunnya, mekanisme proses polimerisasi, dan jenis aplikasinya. Berdasarkan jenis atom penyusunnya, dikelompokan menjadi polimer organik, biopolimer, dan polimer anorganik. Berdasarkan mekanisme polimerisasinya, dikelompokan menjadi polimer kondensasi dan polimer adisi. Sedangkan berdasarkan jenis aplikasinya, polimer dikelompokan menjadi polimer plastik, elastomer, dan fiber [Catatan Kuliah Polimer, Dr. Fitrilawati].
Polimer hibrid merupakan jenis polimer yang unit perulangannya terdiri dari kombinasi molekul organik dan anorganik. Polimer hibrid terdiri dari dua jenis, yaitu ORMOCER (organic modified ceramics) dan CERAMER (ceramic polymer). Polimer hibrid jenis ORMOCER, rantai utamanya terdiri dari susunan bahan anorganik, sedangkan pada rantai sampingnya terdapat gugus bahan organik. Sebaliknya untuk jenis CERAMER, rantai utamanya terdiri dari susunan bahan organik dan pada rantai cabang terdapat gugus anorganik [Disertasi, Samuel Obi, 2006].
Pada gambar di bawah tampak skematik komponen pembentuk polimer hibrid. Komponen pembentuk polimer hibrid, terdiri dari bahan-bahan yang sudah umum dan banyak dimanfaatkan dalam beragam aplikasi, yaitu silikon, polimer organik, dan keramik. Silikon memiliki sifat elastik, resistan terhadap senyawa kimia atau oksidan, dan stabil terhadap suhu tinggi. Silikon banyak dipakai di dalam bidang medis, dan pada peralatan yang bekerja pada suhu tinggi. Polimer organik memiliki sifat kuat atau tidak mudah patah, sangat fungsional untuk berbagai jenis aplikasi teknologi, dan mudah dalam proses fabrikasinya. Aplikasi polimer organik sangat luas, dari mulai peralatan rumah tangga sampai peralatan teknologi canggih. Selain itu, polimer organik memiliki peranan penting dalam teknologi pengemasan, khususnya untuk pengemasan berbagai peralatan elektronika. Sedangkan keramik, tersusun dari bahan anorganik dan memiliki beberapa sifat unggul yaitu kuat, stabil terhadap pengaruh suhu atau zat kimia, dan bersifat transparan. Bahan keramik banyak diaplikasikan untuk peralatan rumah tangga khususnya tempat-tempat makanan, kaca jendela, penyekat, dan banyak lagi aplikasi lainnya [Buku Prinsip Dasar Polimer Hibrid, 2009].
Polimer hibrid merupakan gabungan dari ketiga komponen bahan tersebut di atas yaitu silikon, polimer organik, dan bahan keramik atau kaca. Bahan polimer hibrid memiliki kombinasi sifat fisis dari ketiga komponen penyusunnya. Secara umum, polimer hibrid memiliki sifat gabungan dari bahan organik dan bahan anorganik. Bahan organik memiliki keunggulan dalam proses fabrikasi, karena dapat dilakukan pada suhu ruang dengan menggunakan teknologi yang tidak terlalu mahal. Namun, bahan tersebut memiliki kelemahan dalam hal kekuatan mekanik dan kestabilan termal. Sebaliknya, bahan anorganik memiliki kelebihan dalam hal sifat termal dan mekanik, tetapi proses fabrikasinya memerlukan peralatan yang tidak sederhana dan mahal. Dengan demikian, kombinasi kedua sifat bahan tersebut diharapkan akan memunculkan sifat unggul dari bahan polimer organik dan anorganik yang menyatu dalam polimer hibrid [Proceding Seminar Fisika dan Aplikasinya, ITS 2009].
Polimer hibrid memiliki aplikasi yang luas. Aplikasi tersebut bergantung pada modifikasi sifat dan struktur yang dilakukan, yaitu melalui penambahan bahan lain yang disebut doping. Telah dilaporkan bahwa polimer hibrid dapat dimodifikasi dengan senyawa zirconium propoxide sehingga menjadi bahan yang memiliki nilai indeks bias yang cukup tinggi dan dapat diaplikasikan sebagai pandu gelombang. Polimer hibrid juga telah dimodifikasi dengan senyawa titanium isopropoxide sehingga dihasilkan bahan yang memiliki absorbansi yang cukup kuat pada daerah ultra violet sehingga dapat diaplikasikan sebagai bahan dasar coating [Optical Materials 27 (2005), J Sol-Gel Sci Technol (2008), J Mater Sci: Mater Electron (2007)]. Polimer hibrid dapat juga diaplikasikan sebagai bahan luminesen dengan menambahkan kromofor seperti dye laser, unsur tanah jarang atau logam kompleks. Penelitian tentang bahan luminesen menggunakan bahan polimer hibrid yang dimodifikasi dengan unsur tanah jarang telah dilakukan di lab Fisika Material FMIPA Unpad. Bahan lumineses yang digunakan adalah Eu(DBM)3 yang mengemisikan cahaya merah. Polimer hibrid yang telah dicampur dengan Eu(DBM)3 dibuat dalam bentuk film. Hasil pengukuran luminesen tampak munculnya puncak emisi pada 580 nm, 614 nm, dan 703 nm. Munculnya puncak-puncak emisi tersebut berasal dari bahan Europium yang memiliki transisi elektronik komplek [P. Pitriana dkk, ICMNS 2008].
Jenis polimer hibrid yang menjadi bahan kajian di Lab Fisika Material Jurusan Fisika FMIPA UNPAD adalah yang berbasis siloksan. Rantai utama terdiri dari perulangan Si (silikon) dan O (oksigen), sedangkan rantai cabang mengandung gugus metakrilat. Kehadiran gugus metakrilat akan memengaruhi sifat kelarutan polimer hibrid menjadi lebih mudah melarut dalam pelarut organik. Hal tersebut sangat menguntungkan karena teknik pemrosesannya dapat dilakukan secara kimia melalui proses pelarutan. Selanjutnya untuk pembuatan divais dapat dilakukan dengan teknik sederhana seperti spin coating, dip coating, atau spraying. Dalam penelitian di jurusan Fisika FMIPA UNPAD, polimer hibrid diperoleh dengan cara sintesis dari monomer 3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSPMA). Struktur kimia molekul TMSPMA ditampilkan pada di bawah ini [P. Pitriana dkk, International Seminar on Chemistry 2008].
Proses sintesis polimer hibrid terdiri dari dua tahapan proses yaitu polimerisasi bagian anorganik dan dilanjutkan dengan polimerisasi bagian organik. Proses polimerisasi bagian anorganik dilakukan dengan teknik sol-gel sedangkan polimerisasi bagian organik dilakukan dengan teknik foto polimerisasi. Teknik sol-gel merupakan proses pembentukan suspensi koloid (sol) dan pembentukan rantai anorganik yang disertai perubahan fasa menjadi gel. Hasil proses tersebut merupakan prekursor polimer hibrid. Secara skematik, reaksi kimia selama proses sol-gel dan proses foto polimerisasi diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Proses foto polimerisasi berkaitan dengan pembentukan polimer organik pada rantai bagian cabang. Proses foto polimerisasi diawali dengan pembentukan gugus radikal yang dipicu oleh inisiator. Dengan bantuan energi cahaya, inisiator akan berubah menjadi radikal dan menyerang gugus metakrilat. Proses tersebut akan memutus ikatan rangkap C=C sehingga gugus metakrilat menjadi reaktif dan akan bereaksi dengan gugus metakrilat yang lain [Applied Surface Science 186 (2002)].
Proses perpanjangan rantai polimer (propagasi) akan terus berlangsung sampai terjadi terminasi yaitu saat bertemu dengan gugus radikal yang lain. Proses foto polimerisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh konsentrasi inisiator, intensitas cahaya, dan waktu penyinaran. Jenis foto inisiator yang dapat digunakan diantaranya adalah IRGACURE-819 dan IRGACURE-369. Proses pembentukan radikal pada inisiator yang berlangsung dengan bantuan energi cahaya, secara skematik diperlihatkan pada gambar di bawah ini.