KATA PENGANTAR
Puji syukur kami sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya makalah ini dapat diselesaikan tepat dalam waktunya. Dalam makalah ini kami membahas “Aplikasi Keramik di Kehidupan Sehari-Hari”, dimana hal ini menjadi suatu hal yang sangat penting bagi manusia apalagi seorang engineer untuk mengetahui karakteristik, sifat, cara membuatnya, dan kegunaannya baik dalam industri maupun dalam keseharian sehingga kita sebagai manusia dapat memanfaatkan keramik dengan semaksimal mungkin untuk memenuhi kebutuhan kita.
Makalah ini dibuat dalam rangka memperdalam pemahaman berkaitan tentang keramik dan untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Dasar. Dalam proses pendalaman materi “Aplikas Keramik di Kehidupan Sehari-Hari” ini, tentunya kami mendapatkan bimbingan, arahan, koreksi dan saran, untuk itu rasa terima kasih kami sampaikan kepada Ibu Dr. Eva Fathul Karamah, M.T. selaku dosen mata kuliah Kimia Dasar kami.
Tidak lupa kami sampaikan terima kasih Tuhan YME dan kepada teman -teman yang telah memberikan dukungan dalam menyelesaikan makalah ini. Kami menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan. Oleh sebab itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Terima kasih,
Depok, 6 Desember 2016
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...ii
DAFTAR ISI ...iii
BAB I PENDAHULUAN...1
1.1. Latar Belakang...1
1.2. Perumusan Masalah...1
1.3. Tujuan...2
1.4. Manfaat...2
BAB II TINJAUAN TEORI...3
2.1. Pengertian...3
2.2. Karakteristik Struktur Keramik...3
2.3. Sifat-sifat Keramik...4
2.3.1. Sifat Mekanik...4
2.3.2. Sifat Termal...5
2.3.3. Sifat Elektrik...6
2.3.4. Sifat Optik...7
2.3.5. Sifat Kimia...7
2.3.6. Sifat Fisik...7
2.4. Teknik Pemrosesan Keramik...8
BAB III PEMBAHASAN...11
3.1. Dampak Penurunan Permukaan Tanah di DKI Jakarta...11
3.2. Cara Menanggulangi Permasalahan Penurunan Tanah di DKI Jakarta...12
BAB IV PENUTUP...13
4.1. Kesimpulan...13
4.2. Saran...13
BAB I PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Keramik adalah suatu material yang kerap kita gunakan dalam keseharian kita. Keramik terbuat dari tanah liat yang dibakar. Kamus dan ensiklopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, genteng, porselen, dan lain-lain. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat. (Yusuf, 1998:2).
Dewasa ini keramik juga kerap digunakan di berbagai alat-alat lainnya dan fungsinya mulai meluas. Banyak juga yang menggunakan bahan dasar keramik namun ada ketidaksesuaian sehingga alat tersebut tidak dapat berfungsi secara optimal karena penggunaan keramik tersebut.
Oleh karena itu, manusia, terlebih lagi engineer perlu mengetahui segala macam tentang keramik. Mulai dari karakteristik, sifat, cara pengolahannya, dan lain-lain agar tujuan dari alat tersebut dapat diraih dengan material yang tepat sehingga akhirnya mendapatkan hasil yang maksimal.
Agar kita mengetahui karakteristik keramik, sifat-sifatnya, dan cara mengolahnya, maka di makalah ini akan dibahas tentang hal-hal tersebut serta pengertian keramik itu sendiri.
1.2. Perumusan Masalah
1. Apa itu pengertian keramik? 2. Apa saja karakteristik keramik? 3. Apa saja sifat dari keramik?
4. Bagaimana cara mengolah keramik?
1.3. Tujuan
3. Mengetahui apa saja sifat keramik. 4. Mengetahui cara memproses keramik.
1.4. Manfaat
BAB II TINJAUAN TEORI
2.1 Pengertian
Keramik adalah salah satu jenis material yang dikenal dalam ilmu material teknik. Keramik merupakan molekul non organik karena banyak disusun oleh unsur-unsur non-karbon seperti silikon, oksigen, dan aluminium (SiO2, AlSi3O8, berwujud padatan di suhu ruang, bersifat metaloid yang disebabkan oleh keberadaan silikon, dan banyak dibentuk melalui ikatan ionik dan kovalen. Hal ini disebabkan oleh sifat unsur silikon yang merupakan unsur metaloid, sehingga dapat berekasi sebagai donor atau akseptor elektron terhadap unsur lain, maupun dalam penggunaan elektron bersama dengan unsur non-logam lainnya. Keramik dapat ditemui dalam kehidupan sehari-hari dalam produk ubin lantai, guci, vas bunga, mortar (alas penghancur pil obat), dan sebagainya.
2.2 Karakteristik Struktur Keramik
Struktur kristal keramik (terdiri dari berbagai ukuran atom yang berbeda atau minimal terdiri dari 2 jenis unsur) merupakan saalah satu yang paling kompleks dari semua struktur bahan. Ikatan antara atom-atom ini umumnya ikatan kovalen (berbagi elektron, sehingga ikatan ini kuat) atau ion (terutama ikatan antara ion bermuatan, sehingga ikatan ini kuat). Ikatan ini jauh lebih kuat daripada ikatan logam. Akibatnya, sifat-sifat seperti kekerasan dan ketahanan panas dan listrik secara signifikan lebih tinggi keramik dari pada logam. Keramik dapat berikatan kristal tunggal ataudalam bentuk polikristalin. Ukuran butir mempunyai pengaruh besar terhadap kekuatan dan sifat-sifat keramik; ukuran butir yang halus (sehingga dikatakan keramik halus), semakin tinggi kekuatan dan ketangguhannya.
Dalam Kristal yang rumit, berbagai macam atom berperan dan ikatannya merupakan ikatan campuran dalam banyak hal. Struktur Kristal demikian dapat dimengerti apabila mengingat bahwa Kristal tersusun oleh kombinasi dari polyhedron koordinasi, dimana satuan kecil dari kation dikelilingi oleh beberapa anion. Salah satu contoh adalah silikat yang merupakan bahan baku penting bagi keramik.
2.3 Sifat-sifat Keramik
Secara umum keramik merupakan paduan antara logam dan non logam, senyawa paduan tersebut memiliki ikatan ionik dan ikatan kovalen. Sifat-sifat keramik terbagi atas berikut.
2.3.1 Sifat Mekanik
Keramik merupakan material yang kuat, keras dan juga tahan korosi. Selain itu keramik memiliki kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Di dalam keramik, karena kombinasi dari ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser.
kristalnya. Permukaan tempat putusyang dihasilkan mungkin memiliki tekstur yang penuh butiran atau kasar. Material yang amorf tidak memiliki butiran dan bidang kristal yang teratur, sehingga permukaan putus kemungkinan besar terjadi. Kekuatan tekan penting untuk keramik yang digunakan untuk struktur seperti bangunan. Kekuatan tekan keramik biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik di-pretekan dalam keadaan tertekan
2.3.2 Sifat Termal
Sifat termal bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansitermal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan olehpadatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut.
Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadi getaran-getaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan karena ikatannya kuat maka getaran yang besar tidak akan menimbulkan gangguan yang terlalu banyak padakisi kristalnya.
Sebagian besar keramik memiliki titik leleh yang tinggi, artinya walaupun pada temperatur yang tinggi material ini dapat bertahan dari deformasi dan dapat bertahan dibawah tekanan tinggi. Akan tetapi perubahan temperatur yang besar dan tiba-tiba dapat melemahkan keramik. Kontraksi dan ekspansi pada perubahan temperatur tersebutlah yang dapat membuat keramik pecah.
2.3.3 Sifat elektrik
dicapai, dan oleh karena itu disebut semikonduktor. Tahun 1986, keramik jenis baru, yakni superkonduktor temperatur kritis tinggi ditemukan. Bahan jenis ini dibawah suhu kritisnya tidak memiliki hambatan. Akhirnya, keramik yang disebut sebagai piezoelektrik dapat menghasilkan respons listrik akibat tekanan mekanik atau sebaliknya.
Elektron valensi dalam keramik tidak berada di pita konduksi,sehingga sebagian besar keramik adalah isolator. Namun, konduktivitas keramik dapat ditingkatkan dengan memberikan ketakmurnian. Energi termal juga akanmempromosikan elektron ke pita konduksi, sehingga dalam keramik, konduktivitas meningkat (hambatan menurun) dengan kenaikan suhu.
Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat ini merupakan bagian bahan “canggih” yang sering digunakan sebagai sensor. Dalambahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan menginduksipolarisasi dan akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut mengubah tekananmekanis menjadi tegangan listrik. Bahan piezoelektrik digunakan untuk tranduser,yang ditemui pada mikrofon, dan sebagainya.
Dalam bahan keramik, muatan listrik dapat juga dihantarkan oleh ion-ion. Sifat ini dapat diubah-ubah dengan merubah komposisi, dan merupakan dasar banyakaplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar.Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar.
2.3.4 Sifat Optik
seperti gelas, mentransmisikan cahaya dengan difus, seperti gelaster frosted, disebut bahan translusen. Batuan yang opaque tidak mentransmisikan cahaya. Dua mekanisme penting interaksi cahaya dengan partikel dalam padatan adalahpolarisasi elektronik dan transisi elektron antar tingkat energi. Polarisasi adalah distorsi awan elektron atom oleh medan listrik dari cahaya. Sebagai akibat polarisasi, sebagian energi dikonversikan menjadi deformasi elastik (fonon), dan selanjutnya panas.
2.3.5 Sifat Kimia
Salah satu sifat khas dari keramik adalah kestabilan kimia. Sifat kimia dari permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif. Karbon aktif, silika gel, zeolit, mempunyai luas permukaan besar dan dipakai sebagai bahan pengabsorb. Kalau oksida logam dipanaskan pada kira-kira 500 C, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina, zeolit, lempung asam atau S 2O 2 – TiO 2 demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis, yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.
2.3.6 Sifat Fisik
Sebagian besar keramik adalah ikatan dari karbon, oksigen atau nitrogen dengan material lain seperti logam ringan dan semilogam. Hal ini menyebabkan keramik biasanya memiliki densitas yang kecil. Sebagian keramik yang ringan mungkin dapat sekeras logam yang berat. Keramik yang keras juga tahan terhadap gesekan. Senyawa keramik yang paling keras adalah berlian, diikuti boron nitrida pada urutan kedua dalam bentuk kristal kubusnya. Aluminum oksida dan silikon karbida biasa digunakan untuk memotong, menggiling, menghaluskan dan menghaluskan material-material keras lain.
2.4 Teknik Pemrosesan Keramik
1. Pembubukan
Bahan-bahan dasar keramik umumnya berbentuk bubukan. Bahan dasar tersebut dapat diperoleh dengan metode konvensional atau non konvensional. Metode konvensional misalnya kalsinasi; yaitu menguraikan suatu bahan padatan menjadi beberapa bagian yang lebih sederhana; Milling yaitu menggiling atau menghaluskan bahan; mixing yaitu mencampurkan beberapa bahan menjadi satu bahan. Sedangkan metode nonkonvensional misalnya teknik larutan sepaerti metode sol-gel, metode fase uap, atau dekomposisi garam. Dalam proses pembubukan tersebut, seringkali harus ditambahkan bahan penstabil agar suhu dapat diturunkan atatu bahan organik yang berfungsi sebagai pengikat atau pelunak bubukan sehingga mudah dibentuk.
2. Pembentukan
Metode pembentukan ini bermacam-macam, misalnya metode pres isostatik dan aksial; metode cetak lepas, yaitu dicetak hingga kering lalu dilepas; metode cetak balut, yaitu bahan dibiarkan tetap berada daalm cetakan atau cetak injeksi yaitu bahan dimasukan ke dalam cetakan dengan cara diinjeksikan ke dalamnya.
3. Penekanan
Penekanan atau disebut juga kompaksi dilaukan untuk membentuk serbuk keramik menjadi suatu bentuk padatan berupa pelet mentah. Pelet mentah adalah serbuk yang telah menjadi bentuk padat tetapi belum disinter. Prosedur dasar penekanan dibagi menjadi 3 yaitu:
Uniaxial: Serbuk dibentuk dalam cetakan logam dengan penekanan satu
arah. Penenkanan ini dapat memproduksi banyak pelet dan tidak mahal dibanding metode lain. Berdasarka cara kerjanya, penekanan ini dibagi menjadi 3 yaitu : single action uniaxial pressing, double action uniaxial pressing, dan uniaxial pressing with a floating mould or die.
Hot pressing: Penekanan dilakukan secar simultan denga perlakuan
panas pada serbuk.
4. Sintering
Sintering adalah metode pemanasan yang dilakukan terhadap suatu material (biasanya dalam bentuk serbuk) pada suhu dibawah titik lelehnya sehingga menjadi bentuk padatan. Serbuk berubah menjadi padatan karena pada suhu tersebut partikel-partikel akan saling melekat. Setelah disintering bentuk porositas berubah cenderung berbentuk bola. Selain itu semakin lama dipanaskan bentuk pori akan semakin kecil. Karena itu ukuran sampel yang telah disinter akan semakin kecil juga.
Sintering terbagi menjadi 2 jenis, yaitu berdasarkan ada tidaknya fase cair selama proses sintering. Sintering yang terjadi disertai adanya fase cair disebut sintering fase cair, dan sintering yang terjadi tanpa fase cair disebut sintering padat. Tahap sintering dilakukan untuk memadat kompakan bahan, yang sudah dicetak dan dikeringkan dengan suhu tinggi.
5. Anealing dan Aging
Anealing adalah proses pemanasan yang lebih rendah dari sebelumnya. Dengan maksud agar parameter dan sifat yang diinginkan mencapai optimum. Sedangkan aging adalah proses pendinginan selama beberapa waktu tertentu.
6. Tahap akhir
Proses Pembubukan atau Penghalusan Pembentukan Pengeringan
Sintering Anealing dan Aging Aplikasi Akhir
Bab III
Keramik merupakan campuran dari beberapa unsur, baik unsur logam maupun non logam. - Keramik tradisional adalah keramik yang berdasarkan lempung. - Keramik modern adalah keramik yang mempunyai sifat-sifat fisik, mekanik, kimia dan listrik yang istimewa, sehingga keramik banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti Teknik Elektro, industri mesin, Sipil, Mekanik, Nuklir bahkan bahan keramik ini di gunakan juga dalam bidang Kedokteran.
Berikut beberapa aplikasi produk keramik:
1. Produk tanah liat, seperti batu bata, pipa tanah liat, ubin, genteng, dll.
2. Keramik tahan panas, keramik ini memiliki ketahanan pada suhu yang tinggi dan digunakan sebagai cetakan pengecoran logam, tungku perapian, dapur peleburan, dll.
3. Semen, sebagai bahan baku pembuatan beton untuk jalan maupun konstruksi.
4. Perabot berwarna putih seperti china, porselin, vas, pottery, stoneware, dll.
5. Kaca, sebagai bahan pembuatan kacamata, gelas, botol, jendela, bolam lampu, dll.
6. Abrasif seperti aluminium oxide, silicon carbide, dll.
7. Bahan bakar nuklir.
8. Bio keramik sebagai bahan baku pembuatan tulang dan gigi palsu.
9. Glass fiber untuk penguat plastik atau fiberglass, saluran komunikasi optik fiber, dll.
10. Isolator keramik yang digunakan pada komponen transmisi listrik.
11. Keramik magnetis, seperti pada memori komputer.
Clay product
Keuntungan dari lempung ini mudah dibentuk dengan perbandingan lempung dan air yang tepat.
a. Struktur produk lempung
Contoh: bata bangunan, ubin, genteng, dan banyak lainnya yang mana keutuhan struktur adalah hal penting untuk memperoleh kekuatan mekanik yang baik.
b. Whiteware
Keramik whiteware menjadi lebur setelah pemanasan pada temperatur yang tinggi. Contoh whiteware adalah porcelain, pottery, tableware, dan plumbing fixtures (alat kesehatan). Botol bahan nonplastik yang terbuat dari lempung, yang mana berpengaruh pada perubahan bagian selama pengeringan dan proses pemanasan selesai.
Refraktori
Hal penting pada refraktori ini adalah kekuatan material yang tahan akan temperatur yang tinggi tanpa mengalami peleburan dan dekomposi dan dengan kapasitas tidak reaktif dan inert tehadap lingkungan, juga kemampuan untuk memberikan thermal insulasi. Material yang lazim digunakan adalah bata. Jenis aplikasi material ini ialah furnace linings for metal refining, glass manufacturing, metallurgical heat treatment, dan power regeneration.
Kadar material ini bergantung pada komposisinya, pada dasarnya refraktori ini terbagi atas: fire clay; silika; basic; dan special refractories.
a. Fireclay refractories
Bahan-bahan utama untuk fireclay refaraktori itu high-purity fireclay, alumina, dan campuran silika biasanya antara 25 dan 45 wt% alumina.
Bata fireclay prinsipnya digunakan pada konstruksi tungku pemanasan, batas-batas panas atmospir, dan insulasi termal dari temperatur yang berlebihan. Pada bata refraktori, kekuatan biasanya tidak diperlukan.
Sumber alaminya adalah kwarsa dan tanah diatomae. Istilah asam refraktori adalah silika. silika yang umum adalah bahan ini tidak melunak pada beban tinggi sampai titik fusi terdekati, juga tahanan flux dan slag, stabilitas volum dan tahanan spalling tinggi.
c. Basic refractories
Refraktori kaya akan periclase atau magnesia (MgO). Dan mungkin juga terdapat kalsium, kromium, besi campuran. Basic refraktori tahan terhadap serangan dengan slag menahan konsentrasi yang tinggi dari MgO dan CaO, dan di temukan secara luas menggunakan beberapa baja buatan tungku perapian terbuka.
d. Special refraktories
Dengan bahan oxide murni yang relativ tinggi, beberapa mungkin diproduksi dengan porositas yang sangat kecil. Diantaranya alumina, silika, magnesia, berilia (BeO), zirkonia (ZrO2), dan mullite (3Al2O3-2SiO2). Senyawa lainnya senyawa karbida didalam karbon dan graphite.silikon karbida (SiC) digunakan untuk menahan elemen pana arus listrik, sebagai wadah tempat melting material, dan komponen bagian dalam permukaan.
Abrasives
Abrasives ceramics digunakan untuk meratakan/melicinkan, menggerinda, atau memotong material lain yang perlu di softer. Ciri-ciri dari material ini yaitu keras atau tahan lama; dan harus dipastikan tidak mudah patah/retak.
Intan digunakan sebagai abrasive ceramics dan harganyapun relativ mahal. Abrasive ceramics biasanya berupa silicon karbida, tungsten karbida (WC), aluminium oxide atau corondum, dan pasir silika.
Abrasive powder di lapisi beberapa jenis cloth material; sandpaper yang paling familiar, contoh: kayu, logam, keramik, dan plastik semua itu di giling dan di polesdigunakan membentuk abrasive.
Semen
Beberapa keramik yang familiar sebagai anorganik semen: semen, plaster paris, dan kapur yang di produksi dengan kuantitas yang besar.
bahwa pembentukan ketika produk lempung dan beberapa bata refraktori dipanaskan. Yang paling penting, bagaimanapun ikatan semen terjadi pada temperatur kamar.
Semen portland dikonsumsi dengan tonasi yang sangat besar. Semen portland diproduksi dengan menggerinda dan pencampuran lempung yang mendalam dan lime-bearing gengan porsi yang tepat, kemudian memanaskan campuran sampai 1400 derajat celcius di dalam pembakaran; proses ini, disebut kalsinasi. Reaksi hidrasi involving dikalsium silikat
2CaO – SiO2 + xH2O = 2CaO - SiO2 – xH2O
Dimana x adalah variabel dan bergantung pada banyaknya air yang tersedia. Semen portland dipanaskan dengan semen hidrolik karena sifat kekerasannya menghasilkan reaksi kimia dengan air.
Advanced ceramics
Microelectromechanical system (MEMS) terdiri dari banyak perlengkapan mekanik digabungkan dengan elektrik number yang besar pada substrate silikon. Contoh aplikasi MEMS adalah sebuah alat accelorometer (acceleraator/decelerator sensor) digunakan dalam deployment pada air-bag sistem di dunia otomotive.
Fiber optik
Jenis material ini biasa digunakan pada sistem komunikasi, fiber optik dibuat dengan high-purity silika, yang harus bebas dari kontaminasi dan cacat lain itu absorb, scatter, dan melemahkan sinar balok.
Ceramics ball bearing.
Bearing
