Karakteristik Dielektrik CaTiO3 Hasil Sintesis Hidrotermal Cangkang Telur dan TiO2

(1)

ABSTRAK

LINDA PERMATA SARI. Karakteristik Dielektrik Sampel CaTiO3Hasil Sintesis Cangkang Telur

dan TiO2. Dibimbing oleh ARDIAN ARIF, MS.i dan Dr. AKHIRUDDIN MADDU, MS.i

Dalam penelitian ini dilakukan sintesis CaTiO3dengan metode hidrotermal menggunakan

prekursor kalsium (Ca) dari cangkang telur. Kalsium karbonat (CaCO3) diekstraksi dari cangkang

telur itik kemudian ditransformasikan menjadi CaO melalui proses pemanasan hingga 9000C di dalam furnace. Bubuk CaO dan TiO2 dengan massa yang seimbang masing –masing 2,0 gram

digerus dalam waktu 30 menit dimasukkan ke dalam aquades pada volume 50 ml dicampur pada

gelas beaker yang di stiring 1000 rpm selama 30 menit pada hot plate. Reaktor diletakkan diatas

hot platedan mulai proses hidrotermal dengan memanaskan reaktor pada suhu antara 2000C yang menghasilkan tekanan tinggi di dalam reaktor. Hasil perlakuan hidrotermal berupa endapan

CaTiO3disaring beberapa kali, selanjutnya sampel dipelet dan dipanaskan di dalam furnacepada

suhu 9000

C

selama 24 jam. Tujuan dari penelitian ini adalah mengukur nilai kapasitansi dan konstanta dielektrik. Sampel yang dihasilkan dikarakterisasi meliputi analisis kristalografi dengan

difraksi sinar-X (XRD), karakterisasi morfologi dengan SEM (scanning electron microscope), Uji

Dielektrik, Uji Kapasitor.

(2)

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bahan – bahan alami sepeti cangkang telur itik yang selama ini jarang dimanfaatkan dan hanya menjadi limbah yang berpotensi mencemari lingkungan tapi cangkang telur itik diketahui memiliki komponen yang cukup berguna, paling tidak sebagai sumber kalsium (Ca) alami untuk nutrisi (Schaafsma, et al.

2000). Cangkang telur tersusun atas struktur berlapis tiga, yaitu lapisan kutikula, lapisan

spongdan lapisan lamellar.

Dengan menggunakan cangkang telur dapat menghasilkan bahan fungsional CaTiO3 yang disintesis dengan metode hidrotermal dan dapat dikarakterisasi struktur kristal dan dielektriknya. Dengan menggunakan bahan dasar dari limbah, maka biaya sintesis bahan fungsional seperti CaTiO3 berbasis cangkang telur ini akan menjadi lebih murah. Demikian juga metode yang digunakan pada penelitian ini relatif lebih sederhana sehingga secara keseluruhan mengurangi biaya sintesis bahan. Cangkang telur itik mengandung kalsium karbonat yang diperoleh dari saluran telur (http://en.wikipedia.org/wiki). Tingginya kandungan CaCO3menjadikan cangkang telur sebagai komoditas yang berpotensi sebagai starting material biokompatibel biomaterial.

Hydroxyapatite (HAp) yang salah satu prekursor atau komponennya berasal dari ekstrak cangkang telur. Bahan hydroxyapatite

(HAp) merupakan bahan biokeramik yang ada di tulang atau gigi sehingga bahan ini dapat digunakan sebagai implant untuk tulang dan gigi.

Para peneliti di Ohio State University telah menemukan cara memanfaatkan cangkang telur dalam proses produksi Hidrogen. Cangkang telur digunakan untuk menyerap karbon dioksida dari sebuah reaksi yang menghasilkan bahan bakar hidrogen. Proses ini juga menghasilkan membran yang mengandung kolagen dari bagian dalam cangkang. Hal itu menuntun mereka ke cangkang telur, yang paling banyak mengandung kalsium karbonat.

Cangkang telur yang digiling bisa digunakan pada reaksi pemisahan air gas. Kalsium karbonat kandungan utama telur yang menangkap 78 % dari seluruh berat karbon dioksida. Itu berarti bahwa dari jumlah karbon dioksida dan cangkang telur yang sama, cangkang akan menyerap 78% karbon dioksida. Ini menjadikannya penyerap karbon

dioksida paling efektif yang pernah diuji (L.S. Fan, 2007).

Sebelum bisa menggiling cangkang telur tersebut harus membuang membran yang mengandung kolagen yang menempel di dalamnya. Bagian itu menghasilkan asam organik yang bisa dijual. Sekitar 10 persen membran mengandung kolagen, yang laku dijual seharga sekitar US$1000 per gram. Setelah diekstrak, kolagen ini dapat digunakan dalam makanan atau obat-obatan, atau untuk perawatan kesehatan. Dokter menggunakan kolagen untuk membantu regenerasi kulit pada korban kebakaran dan juga digunakan dalam bedah kosmetik.

Tujuan

1. Sintesis CaTiO3 dari cangkang telur dan TiO2dengan metode hidrotermal

2. Mengukur nilai kapasitansi CaTiO3

3. Mengukur nilai dari konstanta dielektrik bahan organik CaTiO3

4. Melakukan karakterisasi CaTiO₃ dengan XRD dan SEM

TINJAUAN PUSTAKA

Cangkang Telur

Cangkang telur selama ini jarang dimanfaatkan dan hanya menjadi limbah yang berpotensi mencemari lingkungan. Padahal cangkang telur itik ini diketahui memiliki komponen yang cukup berguna, paling tidak sebagai sumber kalsium (Ca) alami untuk nutrisi (Schaafsma, et al.2000).

Cangkang telur tersusun atas struktur berlapis tiga, yaitu lapisan kutikula,

lapisan spong dan lapisan lamelar. Lapisan kutikula merepresentasikan permukaan terluar dan terdiri dari sejumlah protein. Lapisan

spong dan lamelar membentuk matriks yang tersusun oleh serat-serat protein yang terikat dengan kristal kalsium karbonat (CaCO3) atau disebut juga kalsit dengan perbandingan 1:50.

(3)

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Tujuan

TINJAUAN PUSTAKA

Cangkang Telur

(4)

2

Pemanfaatan limbah cangkang telur sebagai energizer alternatif pada proses karburisasi padat. Selain itu, dikaji pula penggunaan energizer alternatif ini pada arang yang telah diaktifkan dan arang yang belum diaktifkan. Metode penelitiannya dimulai dengan penghalusan arang (sumber karbon) dan energizer (cangkang telur), kemudian mencampurkannya dalam berbagai komposisi arang-energizer, dengan tujuan mengetahui komposisi paling efektif.

Kalsium karbonat sebagai kandungan utama di dalam cangkang telur dapat ditransformasikan menjadi kalsium oksida (CaO) melalui pemanasan hingga sampel 9000C. Reaksi kimia yang terjadi akibat pemanasan ini diberikan oleh persamaan:

CaCO3 Heat CO2 + CaO Pada persamaan reaksi diatas tampak bahwa dengan pemanasan hingga suhu tertentu (9000C), CaCO3 terdekomposisi menjadi CaO dengan membebaskan gas karbondioksida (CO2) (Rivera, et al.1999).

CaTiO3

Kalsium Titanat (CaTiO3) adalah bahan keramik titanat yang memiliki struktur perovskite untuk penghentian limbah nuklir tingkat tinggi (Ringwood, et all .1988). Struktur perovskite Kalsium Titanat (CaTiO3) seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1. CaTiO3 dikenal sebagai keramik dielektrik dengan konstanta dielektrik tinggi yaitu 170 dan koefisien suhu negatif. CaTiO3 memiliki aplikasi penting dalam sistem komunikasi gelombang mikro (Chen, et al. 2003). Dibawah ini adalah gambar struktur perovskite kalsium titanat.

CaTiO3 juga digunakan sebagai bahan keramik elektronik (elektrokeramik) khususnya sebagai bahan ferolisktrik dan bahan dielektrik secara umum (Wang, et al. 2001).

Gambar 1 Stuktur perovskite CaTiO3.

Kalsium Titanat juga acuan utama untuk strontium, suatu unsur limbah yang penting dan dapat menyertakan pentingnya sejumlah lantanida dan aktinida (Hanajiri, et al. 1998).

CaTiO3 telah banyak dikaji berbagai sifat fisikanya oleh sejumlah peneliti. Sifat-sifat fisika CaTiO3 yang telah diteliti meliputi sifat listrik khususnya konduktivitas (Wang, et al. 2002), sifat optik baik dengan metode absorpsi UV-Vis maupun studi fotoluminesensi (Wang,

et al. 2002; Ueda, et al. 1999) uji sifat termolistrik, studi sifat dielektrik (Chen, et al. 2003) dan sifat ferolistriknya (Wang, et al. 2001).

Disamping itu juga cukup banyak dikaji tentang struktur dan mikrostrukturnya yaitu struktur kristal dan struktur elektroniknya baik secara teoritis maupun eksperimen (Ueda, et al. 1999).

Hidrotermal

Sintesis hidrotermal didefinisikan sebagai metode penumbuhan material (kristal) di dalam air panas pada tekanan tinggi. Penumbuhan kristal dilakukan di dalam

autoclave dari bahan stainless steel. Jika temperatur meningkat maka tekanan akan meningkat dalam autoclave. Temperatur dapat dinaikkan diatas titik didih air dan pencapaian tekanan dari saturasi uap air (Fernandes GF dan Laranjeira MCM,1999).

(5)

3

Dielektrik

Isolator elektrik memiliki beberapa elektron bebas yang berada dalam konduktivitas normal dan membentuk insulator ideal yang tidak memiliki elektron bebas. Beberapa material memiliki sifat listrik yang menarik karena kemampuan medan listrik untuk polarisasi material yang menghasilkan dipol listrik. Dipol adalah susunan dua muatan positif dan negatif yang sama dipisahkan oleh jarak yang kecil, momen dipol listrik (p) didefenisikan sebagai p= qr, yang diilustrasikan pada Gambar 2.

q







_r 

Gambar 2. Pemisahan muatan membentuk dipol.

Momen dipol listrik adalah sebuah vektor yang secara konvensional arahnya dari muatan negatif ke positif dan satuan momen dipol listrik adalah Debye (1 Debye =

3

,

33



10

30coulomb-meter).

Hubungan antara Q dan medan Ediperoleh dari faktor dimensi



₀, permitivitas dari

vakum:

Q





₀

E

,

dimana



₀



8

,

854



10

12Farad/meter dan Q sebagai sumber dari garis flux elektrik dipermukaan antara plat, rapat garis flux disebut perpindahan elektrik (D).

D=

Q





₀

E

...(1)

Selama muncul di dalam material pada saat kehadiran medan, dipol hadir sebagai bentuk permanen dari struktur molekul yang disebut dipol permanen. Material yang di dalamnya ada pengaruh polarisasi disebut dielektrik. Medan listrik menghasilkan polarisasi listrik dalam material. Kerja dari kapasitor akan menggambarkan pengaruh dari polarisasi listrik dan memungkinkan dielektrik diperkenalkan secara makroskopi tanpa mempertimbangkan secara detail apa yang terjadi pada skala atomik (M.C.Lovell, et al.1976).

Kapasitor dengan dielektrik padat seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4, anggap baterai masih dihubungkan medium dielektrik dengan mengisi permukaan antar plat. Medium menjadi terpolarisasi oleh medan dan dipol muncul di keseluruhan material sesuai arah medan. Semua dipol dari muatan berlawanan di dalam material akan dihilangkan tetapi akan ada muatan ketidakseimbangan permukaan, muatan negatif disebelah atas dan muatan

positif dibawah. Muatan permukaan akan menarik dan menahan kumpulan muatan yang berlawanan diatas plat, tidak seperti dipol yang dapat berpindah secara bebas.

Kenaikan kapasitansi disebabkan oleh melemahnya medan listrik diantara keping kapasitor akibat kehadiran dielektrik. Dielektrik dapat memperlemah medan listrik antara keping-keping suatu kapasitor, karena dengan hadirnya medan listrik, molekul-molekul dalam dielektrik akan menghasilkan medan listrik tambahan yang arahnya berlawanan dengan medan listrik luar (Tipler, 1998). Pada Gambar 4 akan terlihat perbedaan antara keping kapasitor tanpa dielektrik dan diberi dielektrik dimana setelah diberi dielektrik akan muncul dipol-dipol listrik sehingga menghasilkan medan induksi.

Gambar 3 Kapasitor dengan dielektrik padat.

Gambar 4.1 Tanpa dielektrik.

(6)

4

Gambar 4.3 Dielektrik yang memiliki medan induksi.

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik yang dapat menyimpan muatan jika diberi medan listrik, kapasitor keping sejajar yang diilustrasikan pada Gambar 5. Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik ini disebut sebagai kapasitansi. Sebagian besar kapasitor memiliki lembar isolator (misalnya kertas atau plastik) yang disebut dielektrikum yang diletakan diantara plat-platnya (Giancoli, 2005).

Suatu material nonkonduktor seperti kertas, kaca atau kayu disebut dielektrik. Ketika ruang diantara dua konduktor diisi dengan dielektrik, kapasitansi naik sebanding dengan faktor K yang merupakan karakteristik dielektrik dan disebut konstanta dielektrik.

Besar muatan yang tersimpan dalam kapasitor sebanding dengan beda potensialnya.

CV

Q



(1)

dimana: V= beda potensial (Volt) C=kapasitansi kapasitor(Farad)

Gambar 5 Kapasitor keping sejajar.

Karena medan listrik antara bidang–bidang kapasitor bersifat seragam, maka perbedaan potensial antara bidang sama dengan medan

dikali jarak pemisah d. Jadi besarnya beda potensial yang melewati suatu kapasitor adalah:

V

Ed

d

0







... (2)

Nilai kapasitansi dari suatu kapasitor ditentukan oleh faktor geometris dan jenis bahan dielektriknya. Untuk kapasitor plat sejajar, faktor geometris ditentukan oleh luas permukaan plat elektroda serta tebal bahan dielektrik. Sedangkan sifat bahan dielektrik ditentukan oleh konstanta dielektrik pada frekuensi tertentu.

Pada ruang hampa udara kapasitansi kapasitor diberikan oleh:

d

A

C

0





0 ... (3) dimana:



o

C

kapasitansi ruang hampa



o



permitivitas ruang hampa A =luas permukaan elektroda d = jarak antar elektroda

Jika di antara plat elektroda ditempatkan suatu bahan dielektrik, maka kapasitansinya akan bertambah besar :

d

A

k

d

A

C









₀ ... (4)

k

0







adalah permitivitas bahan yang nilainya sebanding dengan permitivitas ruang hampa dengan konstanta pembanding yang disebut konstanta dielektrik. Dari persamaan 3 dan 4, konstanta dielektrik dapat dinyatakan sebagai perbandingan kapasitansi bahan C terhadap kapasitansi ruang hampa

C

₀

0

C

k



atau 0





k

...(5)

(7)

5

Gambar 6 Pengisian kapasitor.

Gambar 7 Kurva pengisian kapasitor.

Medan listrik dapat menimbulkan polarisasi muatan, menyebabkan molekul mempunyai muatan dipol permanen. Sebaliknya, akan polarisasi menimbulkan kerapatan muatan pada kapasitor. Hal ini dapat diketahui dengan memisahkan dua plat kapasitor sejauh d meter dan diantara plat diberikan tegangan sebesar V volt sehingga terjadi medan listrik.

Pada saat t = 0 dan saklar ditutup maka pada kapasitor C tidak ada muatan sehingga tak ada beda potensial di ujung ujung kapasitor. Beda potensial di ujung ujung R adalah  dan arus maksimum I0= / R. Jika pada saat t = t dan saat setelah S ditutup, di kapasitor sudah ada muatan Q (+Q di keping + dan –Q di keping -). Beda tegangan di ujung ujung kapasitor menjadi Q/C Akibatnya beda tegangan di ujung ujung R dan arus turun (Sugata,1994).

Dari hukum Kirchoff:

)

1

...(

...

0





C

Q

iR

V

dan hubungan

)

2

...(

...

dt

dq

i



didapat persamaan :

RC

dt

dq

Q

CV













Q

RC

dt

CV

dq

1

)

3

...(

...

)

ln(

k

RC

t

Q

CV









kadalah konstanta integrasi, dari syarat t = 0 muatan Q = 0, akan didapat

k





ln(

CV

)

.

Ketika kapasitor terisi penuh, beda tegangan di ujung ujung kapasitor adalah V dan muatan di kapasitor adalah

)

4

....(

...

CV

Q

_m



Persamaan (1) menjadi

RC

t

C

Q

C









)

(

ln

RC

t

Q

m







)

1

ln(

)

5

...(

...

)

1

(

RC t m

e

Q





Jadi besarnya muatan pada pengisian kapasitor adalah:

Pengosongan kapasitor adalah Jika ujung-ujung kapasitor yang bermuatan dihubungkan dengan kawat konduktor, pada kapasitor akan segera terjadi pengosongan muatan yang diilustrasikan pada Gambar 8.

Selama S tertutup, tegangan di ujung ujung R dan C adalah sama dengan dan muatan di kapasitor adalah Q0 = C. Ketika S dibuka pada t = 0, muatan di kapasitor mulai berkurang dan terjadi arus melalui resistor.

Dari hukum Kirchoff untuk loop (Saklar

terbuka) :





0

C

Q

iR

Gambar 8 Pengosongan kapasitor.

Dan hubungan I = -dq/dt didapat persamaan:

)

6

....(

...

)...

1

(

RC t m

e

Q

(8)

6

RC

Q

dt

dq











dt

RC

Q

dq

1



k

RC

t

Q

)





ln(

k adalah konstanta integrasi, dari syarat t = 0 , muatan Q = Q0,didapat k=ln Q0Arus pada saat t = 0 adalah I0= /R

Jadi besarnya muatan pada pengosongan kapasitor adalah:

Pengisian dan pengosongan muatan dalam plat kapasitor berlangsung secara cepat. Akibatnya muatan yang tersimpan dalam plat makin berkurang dan kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan semakin kecil (Sutrisno,1984). Bahan dielektrik yang terdapat antara plat akan memperlemah medan listriknya. Bahan dielektrik tersebut akan terpolarisasi ketika diberi medan listrik sehingga akan timbul kerapatan muatan yang tinggi pada sisi plat.

Pengisian dan pengosongan kapasitor berlangsung cepat dengan naiknya frekuensi. Kapasitor dengan cepat melepaskan dan mengisi muatan dengan tingkat resistansi yang rendah. Muatan-muatan yang tersimpan dalam kapasitor akan berkurang dengan meningkatnya frekuensi.

Gambar 9 Kurva pengosongan kapasitor.

Gambar 10 menunjukkan kapasitor yang dihubungkan pada terminal generator, arusnya dihubungkan dengan muatan oleh:

dt

dq

i



Gambar 10 Pembangkit ac yang dihubungkan secara seri dengan kapasitor.

Beda tegangan pada kapasitor adalah

C

Q

V

_C



_



_



Dari kaidah simpal Kirchhoff diperoleh

0





V

_C



atau

C

Q

t

maks









cos

Dengan demikian

t

C

Q





_maks

cos



Arusnya sama dengan

t

C

dt

dq

i







_maks

sin



Nilai maksimum I terjadi apabila

1

sin



t





, maka

I

_maks





_maks

C

Arus ditulis menjadi

t

I

t

C

t

I







_maks

sin







_maks

sin



Dengan menggunakan persamaan trigonometri

)

2

cos(

sin



t







t





, diperoleh:

)

2

cos(









I

t

I

_maks ...(8)

Gambar 11 menunjukkan kurva arus dan tegangan suatu kapasitor terhadap waktu, dimana nilai maksimum tegangan terjadi 90° atau seperempat perioda setelah nilai maksimum arus. Dengan demikian beda tegangan pada kapasitor terlambat terhadap arus sebesar 90°. Muatan pada plat kapasitor meningkat, arus berkurang hingga muatannya maksimum ( sehingga Vc maksimum) dan arusnya nol.

)

7

...(

...

0 RC t

e

Q

(9)

7

Gambar 11 Kurva arus dan tegangan suatu kapasitor terhadap waktu.

Hubungan antara arus maksimum dan tegangan maksimum untuk kapasitor dapat ditulis dalam bentuk persamaan:

C maks maks maks maks

X

C

I











1

... (9)

dimana XC disebut reaktansi kapasitif yang mana bergantung pada frekuensi.Dalam hal ini semakin tinggi frekuensi, semakin kecil reaktansinya.

Jika sumber ggl-nya berupa pembangkit ac, perbedaan potensial berubah tanda setiap setengah perioda dan seandainya ggl pembangkitnya konstan sambil meningkatkan frekuensinya. Untuk setiap setengah siklus, muatan



Q



2

C



_maksyang sama berpindah ke kapasitor tetapi jumlah siklus per detik bertambah dimana kapasitor meningkat sebanding dengan frekuensi. Jadi, semakin tinggi frekuensi, kapasitornya semakin kurang menghambat aliran muatan.

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian akan dilaksanakan di laboratorium Fisika Material dan laboratorium Biofisika Departemen Fisika IPB Darmaga. Waktu penelitian dimulai dari Bulan November 2008 sampai April 2009.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cangkang telur yang ditransformasikan menjadi

CaO

_{, plat pcb dengan lapisan}

tembaga, aquades, bubuk

TiO

₂. Alat - alat yang digunakan adalah crucible (cawan keramik), sudip, gelas ukur, kertas saring,

furnace, magnetic stirer, hot plate, alumunium foil. Karakteristik menggunakan X-Ray

Diffraction(XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Uji Kapasitor, Uji Dielektrik.

Metodologi Penelitian

Sintesis CaTiO3

Dalam penelitian ini dilakukan sintesis CaTiO3 dengan metode hidrotermal menggunakan prekursor kalsium (Ca) dari cangkang telur. Kalsium karbonat (CaCO3) diekstraksi dari cangkang telur itik kemudian ditransformasikan menjadi CaO, dimana CaTiO3 terbentuk melalui proses pemanasan hingga 7000C selama 3 jam, 8000C selama 5 jam, dan 9000C(PH) selama 5 jam menggunakan furnace.

Bubuk CaO dan TiO2 dengan massa yang seimbang masing –masing 2,0 gram digerus dalam waktu 30 menit dimasukkan ke dalam aquades pada volume 50 ml dicampur pada gelas beaker yang di stiring 1000 rpm selama 30 menit pada hot plate. Reaktor diletakkan diatas hot plate dan mulai proses hidrotermal dengan memanaskan reaktor pada suhu antara 2000C yang menghasilkan tekanan tinggi di dalam reaktor. Hasil perlakuan hidrotermal berupa endapan CaTiO3 disaring beberapa kali, selanjutnya sampel dipelet dan dipanaskan di dalam furnace pada sampel 9000

C

selama 5 jam.

Sintesis kalsium titanat terbentuk melalui 2 metode yaitu metode dimana sampel dihidrotermal dan dipelet °C(PH) yaitu pada suhu 900°C(PH). Selain itu sintesis kalsium titanat diperoleh dengan hidrotermal saja(°C)

Karakterisasi XRD(X-Ray Difraction)

Karakterisasi XRD dapat memberi informasi secara umum baik secara kuantitatif maupun secara kualitatif untuk mengetahui fasa yang terdapat dalam sampel, menentukan ukuran kristal dan kristalinitas. Hal yang perlu diperhatikan pada metode ini adalah posisi difraksi maksimum, intensitas puncak dan distribusi intensitas sebagai fungsi dari sudut difraksi. Tiga informasi tersebut dapat digunakan untuk mengidentifikasi fasa-fasa yang terdapat dalam suatu bahan. Salah satu analisis komposisi fasa dalam suatu bahan adalah dengan membandingkan pola XRD terukur dengan data tersebut. Sampel dikarakterisasi menggunakan alat XR dengan sumber Cu yang memiliki panjang gelombang

nm

1

10

54060

,

(10)

7

Gambar 11 Kurva arus dan tegangan suatu kapasitor terhadap waktu.

Hubungan antara arus maksimum dan tegangan maksimum untuk kapasitor dapat ditulis dalam bentuk persamaan:

C maks maks maks maks

X

C

I











1

... (9)

dimana XC disebut reaktansi kapasitif yang mana bergantung pada frekuensi.Dalam hal ini semakin tinggi frekuensi, semakin kecil reaktansinya.

Jika sumber ggl-nya berupa pembangkit ac, perbedaan potensial berubah tanda setiap setengah perioda dan seandainya ggl pembangkitnya konstan sambil meningkatkan frekuensinya. Untuk setiap setengah siklus, muatan



Q



2

C



_maksyang sama berpindah ke kapasitor tetapi jumlah siklus per detik bertambah dimana kapasitor meningkat sebanding dengan frekuensi. Jadi, semakin tinggi frekuensi, kapasitornya semakin kurang menghambat aliran muatan.

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian akan dilaksanakan di laboratorium Fisika Material dan laboratorium Biofisika Departemen Fisika IPB Darmaga. Waktu penelitian dimulai dari Bulan November 2008 sampai April 2009.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cangkang telur yang ditransformasikan menjadi

CaO

_{, plat pcb dengan lapisan}

tembaga, aquades, bubuk

TiO

₂. Alat - alat yang digunakan adalah crucible (cawan keramik), sudip, gelas ukur, kertas saring,

furnace, magnetic stirer, hot plate, alumunium foil. Karakteristik menggunakan X-Ray

Diffraction(XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Uji Kapasitor, Uji Dielektrik.

Metodologi Penelitian

Sintesis CaTiO3

Dalam penelitian ini dilakukan sintesis CaTiO3 dengan metode hidrotermal menggunakan prekursor kalsium (Ca) dari cangkang telur. Kalsium karbonat (CaCO3) diekstraksi dari cangkang telur itik kemudian ditransformasikan menjadi CaO, dimana CaTiO3 terbentuk melalui proses pemanasan hingga 7000C selama 3 jam, 8000C selama 5 jam, dan 9000C(PH) selama 5 jam menggunakan furnace.

Bubuk CaO dan TiO2 dengan massa yang seimbang masing –masing 2,0 gram digerus dalam waktu 30 menit dimasukkan ke dalam aquades pada volume 50 ml dicampur pada gelas beaker yang di stiring 1000 rpm selama 30 menit pada hot plate. Reaktor diletakkan diatas hot plate dan mulai proses hidrotermal dengan memanaskan reaktor pada suhu antara 2000C yang menghasilkan tekanan tinggi di dalam reaktor. Hasil perlakuan hidrotermal berupa endapan CaTiO3 disaring beberapa kali, selanjutnya sampel dipelet dan dipanaskan di dalam furnace pada sampel 9000

C

selama 5 jam.

Sintesis kalsium titanat terbentuk melalui 2 metode yaitu metode dimana sampel dihidrotermal dan dipelet °C(PH) yaitu pada suhu 900°C(PH). Selain itu sintesis kalsium titanat diperoleh dengan hidrotermal saja(°C)

Karakterisasi XRD(X-Ray Difraction)

Karakterisasi XRD dapat memberi informasi secara umum baik secara kuantitatif maupun secara kualitatif untuk mengetahui fasa yang terdapat dalam sampel, menentukan ukuran kristal dan kristalinitas. Hal yang perlu diperhatikan pada metode ini adalah posisi difraksi maksimum, intensitas puncak dan distribusi intensitas sebagai fungsi dari sudut difraksi. Tiga informasi tersebut dapat digunakan untuk mengidentifikasi fasa-fasa yang terdapat dalam suatu bahan. Salah satu analisis komposisi fasa dalam suatu bahan adalah dengan membandingkan pola XRD terukur dengan data tersebut. Sampel dikarakterisasi menggunakan alat XR dengan sumber Cu yang memiliki panjang gelombang

nm

1

10

54060

,

(11)

8

Scanning Elektron Microscopy(SEM)

SEM digunakan untuk mengamati morfologi dari suatu bahan. Prinsipnya adalah sifat gelombang dari elektron yakni difraksi pada sudut yang sangat kecil. Elektron dihamburkan oleh sampel yang bermuatan. Jika sampel yang digunakan tidak brsifat konduktif, maka sampel terlebih dahulu harus dilapisi (coating) dengan emas. Citra yang terbentuk menunjukkan struktur dari sampel yang diuji.

Prinsip kerja SEM mirip dengan mikroskop optik, hanya saja berbeda dalam perangkatnya. Pertama berkas elektron disejajarkan dan difokuskan oleh magnet yang didesain khusus berfungsi sebagai lensa. Energi elektron biasanya 100 keV, yang menghasilkan panjang gelombang kira-kira 0,04 nm. Spesimen sasaran sangat tipis agar berkas yang dihantarkan tidak diperlambat atau dihamburkan terlalu banyak.

Uji Dielektrik

Karakterisasi sifat dielektrik bahan, melalui pengukuran kapasitansi dengan menggunakan LCR meter Hitester 3522-50 produk Hiokl E.E Coorporation yang diilustrasikan pada Gambar 10.

Sampel yang berbentuk lingkaran diletakkan pada PCB yang berbentuk lingkaran dengan ketebalan pelet (A) adalah 1,32665cm dengan D = 1,11mm dihubungkan dengan LCR , dapat diukur nilai kapasitansi sampel. Dari nilai kapasitansi dapat dihitung pula nilai konstanta dielektrik sebesar:

Gambar 12 Rangkaian kapasitor.

Cd

A

k





0

...(10)

dimana:



o



permitivitas ruang hampa A = luas permukaan elektroda d = jarak antar elektroda k = Konstanta dielektrik C = Kapasitansi kapasitor

Kapasitansi naik sebanding dengan faktor K yang merupakan karakteristik dielektrik yang disebut konstanta dielektrik, Kenaikan kapasitansi ini disebabkan oleh melemahnya medan listrik diantara keping kapasitor akibat kehadiran dielektrik.

Uji Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik yang dapat menyimpan muatan jika diberi medan listrik. Kemampuan kapsitor untuk menyimpan muatan listrik ini disebut sebagai kapasitansi, dimana kapasitansi dipengaruhi oleh bahan dielektrik.

Pengisian kapasitor terjadi pada saat sampel dihubungkan dengan function generator dengan resistor 1 M dan frekuensi 1kHz dimana pada osiloskop digital akan muncul proses pengisian dan pengosongan kapasitor yang dihubungkan dengan Komputer dengan software wavestar osiloskop. Data yang muncul diolah dengan microsoft excel sehingga diperoleh hasil pengisian dan pengosongan kapsitor.

Prinsip kerja pengisian dan pengosongan kapasitor yang diilustrasikan pada Gambar 11.

1 M

Osiloskop digital F Function

generator

Gambar 13 Rangkaian Pengisian dan Pengosongan kapasitor.

(12)

9

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil XRD

Karakterisasi dengan difraktometer sinar-X bertujuan untuk mengetahui fasa kristal yang terdapat dalam sampel, mengetahui parameter kisi dan menentukan ukuran kristal.

Sebelum pembuatan CaTiO3 , terlebih dahulu dilakukan karakterisasi kedua prekursor yang akan digunakan, yaitu TiO2 dan CaO yang diperoleh dari kalsinasi cangkang telur itik. Pola XRD TiO2 diperlihatkan pada Gambar 14. Gambar tersebut menunjukkan adanya puncak- puncak difraksi dengan intensitas cukup tinggi pada sudut 2θ= 25,46°, 37,94°, 48,18°, 54°, 55,2° dan 62,8° yang merupakan puncak TiO2 anatase yang bersesuaian dengan data JCPDS TiO2 (29-1360) yang diperlihatkan pada Lampiran 8.

Pola XRD CaO diperlihatkan pada Gambar 15. Gambar tersebut menunjukkan masih terdapat CaCO3 pada sudut 2θ = 22,96°, 29,28°, 39,26°, 42,94°, 47,26°, 48,46°, 50,74°, 57,24° yang bersesuaian dengan data JCPDS CaCO3 (04-0636). Sedangkan CaO dapat dilihat pada sudut 2θ= 17,88°, 34,02°, 35,82°, 54,22°, 50,74°, 64,44°.

Gambar 16 pola XRD CaTiO3pada sampel 800°C(PH) bisa diamati bahwa puncak kalsium titanat lebih banyak terbentuk yaitu pada sudut 2θ = 33,18°, 47,6°, 59,28°, 69,58°.Gambar 17 memperlihatkan pola XRD sampel 900°C(PH) dimana lebih banyak terbentuk kalsium titanat dengan intensitas tinggi pada 2θ = 23,4°, 33,3°, 47,66°, 54,42°, 69,92° yang bersesuaian dengan data JCPDS

CaTiO3 (08-0091) yang diperlihatkan pada Lampiran 8, walaupun masih terdapat sedikit fasa CaO dan TiO2.

Gambar 18 memperlihatkan pola XRD sampel 700°C dimana paling sedikit terbentuk kalsium titanat yaitu pada sudut 2θ = 34.12° dan 47.42° dan banyak terdapat fasa TiO2.

Gambar 19 memperlihatkan pola XRD sampel 800°C banyak terbentuk kalsium titanat pada sudut 2θ= 23,1° ,32,98°, 47,46°, 59,2°, 69,24°, dimana intensitasnya lebih rendah dan fasa TiO2 dan CaO lebih sedikit terbentuk dibandingkan sampel 700°C. Gambar 20 memperlihatkan pola XRD sampel 900°C banyak terbentuk

Dari pola XRD, kelima sampel memiliki puncak CaTiO3. Puncak tertinggi dari setiap sampel adalah milik CaTiO3..Sampel 800°C(PH) pada sudut 2θ = 25.36°, sampel 900°C(PH) pada sudut 2θ= 33.27°, sampel 700°C pada sudut 2θ= 25.34°, sampel 800°C pada sudut 2θ = 32.95°, sedangkan sampel suhu 900°C pada sudut 2θ= 25.46°.

Pola XRD yang dihasilkan memperlihatkan bahwa lebih banyak terbentuk kalsium titanat dengan menggunakan metode sintering. dibandingkan diberi pemberat logam. Metode sintering menyebabkan terbentuknya ikatan antara CaO dan TiO2, dimana dipengaruhi juga oleh faktor suhu dapat diamati pada sampel 900°C(PH) lebih banyak terbentuk kalsium titanat dengan intensitas tinggi dibandingkan sampel 700°C, 800°C(PH), 900°C, dan 800°C yang memiliki kalsium titanat dengan intensitas rendah.

(13)

10

Gambar 15 Pola XRD CaO.

(14)

11

Gambar 17 Pola XRD 900°C(PH).

(15)

12

Gambar 19 Pola XRD 800°C.

(16)

13

Hasil XRD sampel dengan suhu dan metode yang digunakan bervariasi dan kenaikan suhu yang sama, masing – masing sampel memiliki puncak CaTiO3 dengan intensitas yang berbeda, walaupun masih muncul puncak TiO2 dan CaO pada masing – masing sampel. Artinya dalam semua sampel telah terbentuk kalsium titanat.

Pola difraksi dipengaruhi oleh ukuran kristal, semakin kecil ukuran kristal maka pola difraksi akan semakin lebar. Ukuran kristal dihitung menggunakan formula Scherrer, dengan persamaan

t(hkl)= 0,9 λ ...(11) BCosθ

dimana t adalah ukuran kristal (nm) pada bidang hkl , λ adalah panjang gelombang sinar-x(nm), B adalah FWHM (Full Width at Half Maximum) dalam radian, dan θadalah setengah sudut difraksi. Bidang yang sering digunakan untuk menghitung ukuran kristal adalah bidang yang memiliki puncak yang cukup tinggi. Data ukuran kristal dari kelima sampel dapat dilihat pada Tabel 1.

Dari Tabel 1 ukuran kristal CaTiO3 dihitung menggunakan formula Scherrer. Ukuran kristal berbanding terbalik dengan harga FWHM. Semakin kecil nilai FWHM menunjukkan ukuran kristal yang semakin besar. Hal ini menunjukan bahwa pada suhu tinggi menghasilkan ukuran kristal yang lebih besar.

Tabel 1 Ukuran kristal sampel

No Sampel 2θ cosθ FWHM (rad)

t(nm)

1 9800°C(PH) 25,3630 0,9756 7,875E-3 36,09 2 900°C(PH) 33,2723 0,9581 5,569E-3 51,96 3 700°C 25,3413 0,9756 7,656E-3 37,12 4 800°C 32,9575 0,9589 7,250E-3 39,88 5 900°C 25,4601 0,9754 6,786E-3 41,89

Tabel 2 Parameter kisi CaTiO3 yang dihitung dengan metode Cohen

No Sampel Parameter Kisi

Persen Ketepatan

a(Å) a

1 800°C( PH) 115,30 99,653 3 2 900°C(PH) 15,24 99,963

3 700°C 15,16 99,426

4 800°C 15,23 99,912

5 900°C 15,26 99,907

Perhitungan parameter kisi menggunakan metode Cohen berdasarkan data 2θ, hkl, dan panjang gelombang. Data parameter kisi dari 5 serbuk CaTiO3 yang dapat dilihat pada Tabel 2. Persen ketepatan dihitung dengan membandingkan hasil hitungan dengan nilai literatur, yaitu a=b=c=15,25Å . Persen ketepatan meningkat dengan meningkatnya suhu dan dipengaruhi juga dengan metode sintering. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa parameter kisi berada pada kisaran nilai parameter CaTiO3, sehingga dapat dikatakan bahwa fasa yang terbentuk adalah kalsium titanat.

Data parameter kisi dari kelima sampel dapat dilihat pada Tabel 2. Persen ketepatan yang paling tinggi untuk parameter kisi diperoleh pada sampel 900°C(PH), sedangkan pada sampel hasil pemanasan 700°C memiliki persen ketepatan yang kurang baik yaitu 99,426% karena suhu yang rendah diantara pemanasan dan tidak menggunakan metode sintering tapi hanya diberi pemberat logam sehingga terdapat sedikit kalsium titanat . Secara keseluruhan hasil pemanasan 900°C(PH) memiliki hasil terbaik jika dilihat dari ketepatan parameter kisi.

Analisis Morfologi sampel

Hasil observasi sampel dengan SEM diamati pada bagian permukaan pelet yang dapat dilihat dalam Gambar 21. Perbesaran yang digunakan adalah 30.000



.

Hasil observasi sampel 700°C, sampel 800°C dan sampel 900°C(PH). Ukuran butir pada sampel 900°C(PH) bagian permukaan terlihat lebih besar dibandingkan dengan sampel 800°C dan 700°C. Hal ini diperkuat dengan hasil perhitungan ukuran kristal dari hasil pola XRD. Ukuran Kristal sampel 900°C(PH) adalah 51,96 nm sedangkan sampel 800°C adalah 39,88 nm dan sampel 700°C adalah 37,12 nm.

(17)

14

Gambar 21 Morfologi (a) 700°C, (b) 800°C, (c) 900°C(PH).

Nilai Kapasitansi Kalsium titanat

Pengukuran ini bertujuan mencari pengaruh frekuensi terhadap kapasitansi dan konstanta dielektrik kalsium titanat dengan variasi sampel 900°C(PH), 800°C dan 700°C. Tabel hasil pengukuran dan perhitungan nilai kapasitansi kalsium titanat dapat ditampilkan pada Lampiran 2, 3 dan 4, sedangkan grafik hubungan antara kapasitansi dengan frekuensi ditunjukkan pada Gambar 22, 23 dan 24.

Gambar 22 Perubahan nilai kapasitansi kalsium titanat terhadap variasi frekuensi pada sampel 700°C.

Gambar 23 Perubahan nilai kapasitansi kalsium titanat terhadap variasi frekuensi pada sampel 800°C.

Gambar 24 Perubahan nilai kapasitansi kalsium titanat terhadap variasi frekuensi pada sampel 900°C(PH).

(a)

(b)

(18)

15

Gambar 22 memperlihatkan nilai kapasitansi pada sampel 700°C dalam kisaran frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada frekuensi 20 Hz dengan nilai kapasitansi 5,507 nF dan frekuensi 5 KHz nilai kapasitansinya adalah 0,108206667 nF. Dari gambar terlihat bahwa pada sampel 700°C memiliki nilai kapasitansi paling kecil pada frekuensi yang sama. Jadi semakin besar suhu maka kapasitansi semakin besar.

Gambar 23 memperlihatkan nilai kapasitansi pada sampel 800°C dalam kisaran frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada frekuensi 20 Hz dengan nilai kapasitansi 35,24633 nF dan frekuensi 5 KHz nilai kapasitansinya adalah 0.224657 nF. Dari gambar terlihat bahwa nilai kapasitansi semakin kecil dibandingkan sampel 900°C (PH).

Gambar 24 memperlihatkan nilai kapasitansi pada sampel 900°C(PH) dalam kisaran frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada frekuensi 20 Hz dengan nilai kapasitansi 75,259 nF dan frekuensi 5 KHz nilai kapasitansinya adalah 0,35924 nF. Dari gambar terlihat bahwa semakin besar frekuensi maka nilai kapasitansi semakin kecil.

.

Dari Gambar 22, 23, dan 24 terlihat bahwa hasil pengukuran dari nilai kapasitansi terhadap variasi frekuensi yang digunakan cenderung mengalami penurunan, dengan kata lain semakin meningkatnya frekuensi yang diberikan maka kapasitansi yang dihasilkan semakin kecil. Hasil pengukuran kapasitansi dengan LCR meter pada sampel 700°C, 800°C dan 900°C(PH) dapat dilihat pada Lampiran 2, 3 dan 4.

Konstanta Dielektrik Kalsium Titanat

Pengukuran ini bertujuan melihat perubahan frekuensi terhadap konstanta dielektrik dan membandingkan nilai konstanta dielektrik hasil perhitungan LCR meter dengan osiloskop digital melalui proses pengisian dan pengosongan kapasitor pada sampel 700°C, 800°C, dan 900°C(PH).

Gambar 25 memperlihatkan hubungan konstanta dielektrik dengan frekuensi dengan frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada frekuensi 20 Hz nilai konstanta dielektrik 5,20



10

3dan frekuensi 5 KHz nilai konstanta dielektriknya 1,02



10

2.

Gambar 25 Perubahan nilai konstanta dielektrik kalsium titanat terhadap variasi frekuensi pada sampel 700°C.

Gambar 26 Perubahan nilai konstanta dielektrik kalsium titanat terhadap variasi frekuensi pada sampel 800°C.

(19)

16

Gambar 28 Pengisian dan Pengosongan kapasitor pada sampel 700°C.

Gambar 29 Pengisian dan Pengosongan kapasitor pada sampel 800°C.

Gambar 30 Pengisian dan Pengosongan kapasitor pada sampel 900°C(PH).

Gambar 26 dengan frekuesi 20 Hz nilai konstanta dielektrik 3,33



10

4dan frekuensi 5 KHz nilai konstanta dielektrik adalah 2,12



10

2. Gambar 27 dengan frekuensi 20 Hz dengan nilai konstanta dielektriknya 6,83



10

4 dan frekuensi 5

KHz nilai konstanta dielektrik adalah 3,39



10

2nF. Dari Hasil pengukuran konstanta dielektrik pada sampel 700°C, 800°C dan 900°C(PH) dapat dilihat pada Lampiran 2, 3 dan 4.

Dari grafik dapat terlihat jelas bahwa semakin besar frekuensi maka nilai konstanta dielektrik semakin kecil.Nilai konstanta dielektrik dapat berubah karena perubahan frekuensi yang diberikan sehingga perubahan tegangan AC nya cepat dimana polaritas dan dipol akan berubah atau dipengaruhi juga oleh energi yang hilang dari sinyal AC akibat melewati keseluruhan bahan dielektrik sehingga nilai konstanta dielektrik berubah (Bob Neves. 1996), yang dapat dilihat dari persamaan dibawah ini:

C

X

_C



1



……… (1)

dimana:





2



fc

Dari persamaan (1) didapat hubungan frekuensi dan kapasitansi

C

CX

f



2

1



………. (2)

dimana:

C



k



C

₀

Dari persamaan (2) didapat hubungan frekuensi dan konstanta dielektrik

C

X

kC

f

0

2

1





……….. (3)

Perbedaan nilai konstanta dielektrik dengan frekuensi 1 KHz dari LCR meter tidak jauh berbeda dengan osiloskop digital yaitu: pada sampel 700°C konstanta dielektrik adalah 220 sedangkan pada osiloskop digital adalah 147. Pada sampel 800°C konstanta dielektik LCR meter adalah 1190 sedangkan pada osiloskop digital 1010, pada sampel 900°C(PH) konstanta dielektrik LCR meter adalah 1580 sedangkan pada osiloskop digital 1620.

(20)

17

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Karakterisasi XRD menunjukkan fasa kalsium titanat lebih banyak terbentuk pada suhu anneling yang tinggi dengan metode sintering dibandingkan dengan diberi pemberat logam saja. Hasil SEM memperlihatkan semakin tinggi suhu maka semakin besar ukuran butirnya.

Hasil yang diperoleh adalah semakin besar frekuensi maka kapasitansi semakin kecil. Konstanta dielektrik berubah terhadap frekuensi karena perubahan dipol dan perubahan tegangan AC yang cepat sehingga polaritas berubah dimana konstanta dielektrik akan berubah pula dan dipengaruhi juga oleh energi yang hilang dari sinyal AC akibat melewati keseluruhan bahan dielektrik. Pada sintesis kalsium titanat menggunakan metode sintering yaitu sampel ditekan sambil dipanaskan karena ada ikatan antara TiO2 dan CaO sehingga hasilnya lebih bagus.

Hasil perhitungan LCR meter dan osiloskop digital pada frekuensi 1 Khz nilai konstanta dielektrik tidak berbeda signifikan. Konstanta dielektrik yang paling tinggi yaitu pada sampel 900°C(PH) dengan konstanta dielektrik 1580 sedangkan pada osiloskop digital adalah 1620.

Saran

Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk mengganti jenis pelarutnya dengan amoniak sehingga mendapatkan hasil kalsium titanat yang lebih bagus dan dapat diukur sifat optiknya maupun fotokatalisis kalsium titanat.

DAFTAR PUSTAKA

[Anonim]. Cangkang Telur terhubung berkala.

http://en.wikipedia.org/wiki

.

2009.

Ashok M, Kalkura SN, Sundaram NM, Arivuoli D. Growth and Characterization of

Hydroxyapatite Crystals by Hydrotermal Method. Journal Material Science. 2007;18:895-898.

Bob Neves. Dielectric Constant..1996.

Chen XM, Li L, Liu XQ. Layered Complex Structures of MgTiO3 and CaTiO3 Dielectric Ceramics. Mater. Sci. Eng. B,2003; 99:255-258.

Ding T. et al. Solid State Commun ., 2004. hlm 232,815.

Douglas C.Giancoli.Physics Principles with applications. Jakarta:Erlangga.2005. Fernandes GF, Laranjeira MCM. Calcium

Phosphate Biomaterial from Marine Algae, Hydrotermal Synthesis and Characterization. Journal of Univeridade Federal de Sta Catarina,Florianopolis.1999;23. French AP. Are the Textbook Writes Wrong

about Capacitor The Physics Teacher?.1993; 31.

Hanajiri Y. et al. Solid State Ionics. 1998. hlm 108.

Lovell MC. et al. Elecrical Properti Physical. 1976.

Pikatan S. Fisika II(diktat ). Surabaya : Fakultas Teknik Universitas Surabaya. 1994.

Ringwood AE. et al. Radioactive Waste Forms for Future (eds) W Lutreand RC Ewing (Amsterdam: Elsevier).1988; 233.

Rivera EM, Curiel R, dan Rodriguez J R. Selectivity in the Hydroxyapatite Synthesis from Eggshells using Different Thermal Treatments,

Materials Research Innovation.

2003;7: 85-90.

Sasikumar S. and Vijayaraghavan R. Low Temperature Synthesis of Nanocrystalline Hydroxyapatite from Eggshells by Combustion Method.

Trends Biomater. Artif. Organs. 2006; 19(2):70-73.

Schaafsma A. et al. Mineral, Amino Acid, and Hormonal Composition of Chicken Eggshell Powder and the Evaluation of its Use in Human Nutrition. Poultry Science. 2000;79: 1833-1838.

Tipler. ’Fisika untuk Sains dan Teknik’, Edisi 3 jilid 1. Dra. Lea Presetio, M.Sc. dan Rahmat W. Adi, Ph.D., penerjemah. Jakarta: Erlangga. 1998. Ueda K. et al. Study on Electronic Structure

of CaTiO3 by Spectroscopic Measurements and Energy Band Calculations, J.Phys.: Condens. Matter, 1999;11: 3535-3545.

(21)

Karakteristik Dielektrik Sampel CaTiO

3

Hasil Sintesis

Hidrotermal Cangkang Telur dan TiO

2

LINDA PERMATA SARI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(22)

17

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Karakterisasi XRD menunjukkan fasa kalsium titanat lebih banyak terbentuk pada suhu anneling yang tinggi dengan metode sintering dibandingkan dengan diberi pemberat logam saja. Hasil SEM memperlihatkan semakin tinggi suhu maka semakin besar ukuran butirnya.

Hasil yang diperoleh adalah semakin besar frekuensi maka kapasitansi semakin kecil. Konstanta dielektrik berubah terhadap frekuensi karena perubahan dipol dan perubahan tegangan AC yang cepat sehingga polaritas berubah dimana konstanta dielektrik akan berubah pula dan dipengaruhi juga oleh energi yang hilang dari sinyal AC akibat melewati keseluruhan bahan dielektrik. Pada sintesis kalsium titanat menggunakan metode sintering yaitu sampel ditekan sambil dipanaskan karena ada ikatan antara TiO2 dan CaO sehingga hasilnya lebih bagus.

Hasil perhitungan LCR meter dan osiloskop digital pada frekuensi 1 Khz nilai konstanta dielektrik tidak berbeda signifikan. Konstanta dielektrik yang paling tinggi yaitu pada sampel 900°C(PH) dengan konstanta dielektrik 1580 sedangkan pada osiloskop digital adalah 1620.

Saran

Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk mengganti jenis pelarutnya dengan amoniak sehingga mendapatkan hasil kalsium titanat yang lebih bagus dan dapat diukur sifat optiknya maupun fotokatalisis kalsium titanat.

DAFTAR PUSTAKA

[Anonim]. Cangkang Telur terhubung berkala.

http://en.wikipedia.org/wiki

.

2009.

Ashok M, Kalkura SN, Sundaram NM, Arivuoli D. Growth and Characterization of

Hydroxyapatite Crystals by Hydrotermal Method. Journal Material Science. 2007;18:895-898.

Bob Neves. Dielectric Constant..1996.

Chen XM, Li L, Liu XQ. Layered Complex Structures of MgTiO3 and CaTiO3 Dielectric Ceramics. Mater. Sci. Eng. B,2003; 99:255-258.

Ding T. et al. Solid State Commun ., 2004. hlm 232,815.

Douglas C.Giancoli.Physics Principles with applications. Jakarta:Erlangga.2005. Fernandes GF, Laranjeira MCM. Calcium

Phosphate Biomaterial from Marine Algae, Hydrotermal Synthesis and Characterization. Journal of Univeridade Federal de Sta Catarina,Florianopolis.1999;23. French AP. Are the Textbook Writes Wrong

about Capacitor The Physics Teacher?.1993; 31.

Hanajiri Y. et al. Solid State Ionics. 1998. hlm 108.

Lovell MC. et al. Elecrical Properti Physical. 1976.

Pikatan S. Fisika II(diktat ). Surabaya : Fakultas Teknik Universitas Surabaya. 1994.

Ringwood AE. et al. Radioactive Waste Forms for Future (eds) W Lutreand RC Ewing (Amsterdam: Elsevier).1988; 233.

Rivera EM, Curiel R, dan Rodriguez J R. Selectivity in the Hydroxyapatite Synthesis from Eggshells using Different Thermal Treatments,

Materials Research Innovation.

2003;7: 85-90.

Sasikumar S. and Vijayaraghavan R. Low Temperature Synthesis of Nanocrystalline Hydroxyapatite from Eggshells by Combustion Method.

Trends Biomater. Artif. Organs. 2006; 19(2):70-73.

Schaafsma A. et al. Mineral, Amino Acid, and Hormonal Composition of Chicken Eggshell Powder and the Evaluation of its Use in Human Nutrition. Poultry Science. 2000;79: 1833-1838.

Tipler. ’Fisika untuk Sains dan Teknik’, Edisi 3 jilid 1. Dra. Lea Presetio, M.Sc. dan Rahmat W. Adi, Ph.D., penerjemah. Jakarta: Erlangga. 1998. Ueda K. et al. Study on Electronic Structure

of CaTiO3 by Spectroscopic Measurements and Energy Band Calculations, J.Phys.: Condens. Matter, 1999;11: 3535-3545.

(23)

Karakteristik Dielektrik Sampel CaTiO

3

Hasil Sintesis

2

LINDA PERMATA SARI

DEPARTEMEN FISIKA

(24)