TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sintesis Fe2O3 Dari Pasir Besi
Dalam rangka meningkatkan nilai ekonomis pasir besi dapat dilakukan dengan
pengolahan mineral magnetik (Fe3O4) yang diambil dari pasir besi menjadi mineral hematit (α-Fe2O3) melalui proses oksidasi. Hasil oksidasi mempunyai
susceptibility magnetik yang lebih kecil jika dibandingkan dengan mineral
magnetit awalnya. Dikarenakan semakin tingginya suhu oksidasi. Beberapa
produk industri untuk berbagai keperluan ternyata dibuat dengan bahan dasar
magnetit yang banyak terdapat pada pasir besi. Sebagai contoh mesin photo copy
dan printer laser terbuat dari magnetit. Sementara untuk maghemit adalah bahan
dasar utama untuk pita kaset. Baik magnetit, maghemit, hematit juga digunakan
sebagai pewarna serta campuran (filler) untuk cat (Yulianto, 2007). Senyawa
Barium Heksaferit memiliki anisotropi uniaksial jauh lebih besar memiliki nilai
konstan dan saturasi yang tinggi oleh karena itu menjadi potensi untuk aplikasi
magnet permanen. Selain itu, karena senyawa magnet ini tebuat dari bahan
berbasis oksida dan nilai resistivitas lebih besar dari magnet permanen lainnya.
Ferit dapat diaplikasikan terutama pada teknologi seperti gelombang
elektromagnetik dengan frekuensi tinggi berkisar seperti Radar. Namun
Penyerapan gelombang membutuhkan subsitusi Fe kation dengan rasio tetap. Pada
tingkat subsitusi yang lebih tinggi anisotropi uniaksial berubah menjadi planar
magnetocystalline (Wisnu, Azwar, 2012).
Magnetit dan maghemit memiliki fasa kubus sedangkan hematite memiliki
fasa hexagonal. Fasa maghemit dan hematit diperoleh melalui proses oksidasi
pada temperature sintering yang berbeda. Transisi fasa maghemitmenjadi
hematittelah terjadi pada suhu 550 ˚C. Ini bisa disebabkan karena kondisi
furnanceyang tidak vakum memudahkan oksigen keluar masuk pada
furnanceyang mempercepat proses terjadinya oksidasi pada sampel. Pemanasan
550 ˚C selama1 jam dalam furnancetidak vakum, sehingga terdapat cukup oksigen yang mendukung terjadinya oksidasi secara cepat. Pada saat suhu pemanasan 250 ˚C dan terus meningkat hingga suhu 350 ˚C dimana pada keadaan tersebut, maghemitmerupakan fasa yang mendominasisampel. Sedangkan pada suhu 550 ˚C, telah muncul hematityaitu fasa Fe2O3 (Mashuri dkk, 2007).
2.2. Absorpsi Gelombang Elektromagnetik
Teknologi penyerapan gelombang elektromagnetik merupakan salah satu
teknologi yang perlu dikembangkan untuk mengontrol masalah yang ditimbulkan
oleh elctromagnetic interference (EM). Teknologi ini telah melahirkan sebuah
material baru yaitu radar absorpsing material (RAM). Material ini bersifat
meredam pantulan atau penyerap gelombang mikro, sehingga benda yang dilapisi
dengan RAM tidak terdeteksi oleh radio detection and ranging (RADAR).
Material nanokomposit merupakan material yang terdiri dari dua komponen yaitu
matriks dan material pengisi (filler) yang berukuran kurang dari 100 nm. Batuan
besi yang disintesis digunakan sebagai material filler pada material komposit
penyerap gelombang mikro. Batuan besi tersebut disintesis menjadi nanopartikel
magnetik, seperti Fe3O4. Besi yang teroksidasi tersebut mempunyai permeabilitas yang sangat tinggi (Erika, Astuti, 2012).
Menurut Alvin lie, seorang pemerhati penerbangan, dampak gangguan
pesawat terbang sebenarnya sangat kecil. Dengan catatan hanya satu ponsel saja
yang aktif. Dikarenakan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dari satu
ponsel masuk dalam skala mikro. Alvin menyimpulkan bahwa cukup berpengaruh
bagi keselamatan penerbangan berpotensi mengganggu komunikasi dan navigasi
(Dessy, dkk, 2013). Pada dasarnya analisis jaringan pemancar frekuensi yang
dipancarkan pada material akan direfleksikan dan ditransmisikan sepanjang jalur
transmisinya. Ketika panjang gelombang dan sinyal gelombang mikro berbeda,
maka dengan prinsip yang sama jaringan akan membaca secara akurat frekuensi
yang datang kemudian direfleksikan dan ditransmisikan. Energi atau sinyal yang
(impedansi yang tidak cocok) dan ditransmisikan ke perangkat akhir. Pengukuran
sifat absorpsi material dikarakterisasi menggunakan alat VNA (vector Network
Analyzer ) yang membutuhkan kemampuan koreksi vector daan kesalahan akurasi
pengukuran. Karakteristik suatu material absorber yang baik yaitu memiliki
magnetic dan listrik yang baik pula. Material tersebut harus memiliki nilai
impedansi tertentu yang nilai permeabilitas relatif (µr) dan permitivitas relatifnya (εr) sesuai dengan nilai µ dan ε udara atau vakum agar terjadi resonansi impedansi, sehingga nilai dari reflection loss yang yang dihasilkan bahan cukup
besar. Selain permeabilitas, permetivitas dan magnetisasi spontan, material
absorber harus memiliki nilai resistivitas listrik yang tinggi atau isolator yang baik
(Elwindari, 2012).
Mekanisme serapan gelombang elektromagnetik pada material secara
umum dipengaruhi oleh dua factor yaitu ketebalan dan jenis material. Faktor
ketebalan terjadi pada semua material dan semakin tebal material absorbsinya
juga semakin besar. Sedangkan serapan radiasi elektromagnetik pada material
magnetic disamping karena faktor ketebalan juga terjadi interaksi lain yaitu
gelombang elektromagnetik dari luar akan memutar dipol magnetik sehingga
terjadi impedansi material. Interaksi juga dapat terjadi bila frekuensi gelombang
elektromagnetik tersebut sesuai dengan frekuensi yang dihasilkan sehingga
material magnetik akan menyerap gelombang elektromagnetik hanya pada
frekuensi yang spesifik (Priyono, Musni, 2010).
Keefektifan terhadap kamuflase radar bergantung pada seberapa besar
energi gelombang elektromagnetik yang diserap oleh material absorber yang
digunakan. Faktor dominan yang mempengaruhi performa material absorber
adalah sifat magnetik dan dielektriknya.Barium hexaferrite yang memiliki sifat
lossy material, mempunyai faktor loss dieletrik dan loss magnetik yang tinggi
sehingga membuat material tersebut mempunyai sifat yang baik untuk absorpsi
gelombang elektromagnetik(Sulistyo, 2012).
Barium Heksaferit merupakan tipe-M, yang lebih dikenal dengan sebutan barium
heksagonal ferit (BaM) merupakan oksida keramik yang paling banyak
dimanfaatkan secara komersial dan hingga kini telah banyak penelitian yang
dilakukan untuk mengembangkan material tersebut baik dari segi fabrikasinya
maupun penggunaannya (Darminto, dkk. 2011). Tipe ferit yang berbeda memiliki
karakteristik frekuensi yang berbeda, dan perbedaan karakterisasinya bias
dibentuk dengan memilih struktur kimia yang sesuai, penambahan ion doping, dan
proses sintesis. Magnet permanen isotropi adalah magnet dimana pada proses
pembentukan arah dominan magnet partikel-partikelnya masih acak, sedangkan
yang anisotropi pada pembentukan dilakukan di dalam medan magnet sehingga
arah dominan magnet partikel-partikelnya mengarah pada satu arah tertentu.
Magnet permanen isotropi memiliki sifat magnet atau remanansi magnet yang
jauh lebih rendah dibandingkan dengan magnet permanen anisotropi (Efhana P.D,
dkk, 2013).
Heksaferit memiliki kristal anisotropi yang besar dan lokasi resonansi
yang dapat dimodifikasi pada rentang frekuensi yang luas melalui substitusi ion
dalam heksaferit. Selain itu, heksaferit adalah bahan magnetik lunak dengan
permeabilitas yang relatif besar. Oleh karena itu, heksaferit sangat menjanjikan
untuk pengembangan material anti radar. Material Barium M-Heksaferit
(BaFe
12O19) mempunyai polarisasi magnet saturasi tinggi (78 emu/g), yang terdiri dari kristal uniaxial anisotropi yang kuat, temperatur Curie tinggi (450°C) dan
medan koersivitas yang besar (6700 Oe), terkait dengan sangat baik dalam
stabilitas kimia dan ketahanannya terhadap korosi. Oleh karena memiliki medan
koersivitas yang sangat besar menyebabkan sifat anisotropik material semakin
meningkat sehingga sifat absorpsinya menjadi semakin lemah.Untuk mereduksi
sifat anisotropik tersebut maka diperlukan pendopingan (Findah, Zainuri, 2012).
Magnet ferit disamping memilikipermeabilitas, permitivitas dan
magnetisasi spontan relatif tinggi, juga tersusun oleh komponen-komponen oksida
sehingga juga memiliki resistivitas listrik yang tinggi atau isolator yang baik.
Kombinasi sifat intrinsikantara sifatmagnetik dan sifat listrik dari ferit seperti itu
mikro termasuk gelombang dengan frekuensi yang digunakan dalam
RADAR(Priyono, Manaf, 2007).
Untuk mendapatkan single phase dari bahan magnet berbasis ferrite ini
tidak mudah dilakukan. sintesis barium hexaferrite dapat menghasilkan fasa
pengotor, yaitu: hematite(Fe2O3) dan monoferrite (BaFe2O4) (Wisnu,
2011).Barium hexaferrite sebagai magnet ferrit, disamping memiliki
permeabilitas, permitivitas dan magnetisasi spontan yang relatif tinggi, juga
tersusun oleh komponen-komponen oksida sehingga juga memiliki resistivitas
listrik yang tinggi atau isolator yang baik. Kombinasi sifat intrinsik antara sifat
magnetik dan sifat listrik dari ferit seperti itu menempatkan material magnet ferit
sebagai penyanggah gelombang-gelombang mikro termasuk gelombang dengan
frekuensi yang digunakan dalam RADAR (Priyono, Manaf, 2007).
Magnet pemanen BaFe12O19 sering digunakan dalam aplikasi sebagai perekam magnetik dan absorber material. Subtitusi ion Fe dengan divalen kation
seperti Co, Mn dan Ti banyak dilakukan untuk meningkatkan sifat magnetiknya.
Subtitusi tersebut dapat mempengaruhi perubahan struktur dan sifat magnetik
BaFe12O19 (widiyanto, 2010). Menurut (priyono, 2010) Barium Heksaferit memiliki kelebihan yaitu anisotropi magnetokristalin dan temperatur currie yang
tinggi serta saturasi magnetisasi yang besar. Kelebihan lain material tersebut
adalah memiliki stabilitas kimia yang baik serta tahan terhadap korosi. Material
tersebut masuk ke dalam kelas ferrimagnetik dimana ion Fe menempati kisi yang
berbeda. Ferrimagnetik ini memiliki saturasi magnetik total dan koersivitas
magnetik yang paling tinggi diantara kelas ferit lainnya. Secara kovensional dapat
digunakan dengan metode serbuk menggunakan senyawa BaCO3 dan Fe2O3
(priyono, 2010).
Barium heksaferit BaO.6Fe2O3 yang memiliki parameter kisi a =
5,8920Angstrom, dan c = 23,1830 Angstrom. Gambar struktur kristal barium hexa
Gambar 2.1. Struktur kristal BaO.6Fe2O3(E.Afza, 2011).
2.4. Alumina (Al2O3)
Alumina adalah penyangga yang paling banyak digunakan karena harganya yang
tidak mahal, stabil secara struktur dan dapat dipreparasi dengan ukuran pori dan
distribusi pori yang bervariasi. Katalis komersial yang tersedia dengan luas
permukaan dari 100 hingga 600 m2/g adalah alumina nonporos. Beberapa Kristal
yang berbeda terdapat dalam material ini. Disamping itu, alumina mempunyai
sifat yang relatif stabil pada suhu tinggi, mudah dibentuk, memiliki titik leleh
yang tinggi, struktur porinya yang besar dan relatif kuat secara fisik. Karakteristik
ini menyebabkan alumina digunakan sebagai absorben, katalis, dan pendukung
katalis. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi reaksi dan meningkatkan laju
reaksi melalui peningkatan konstanta laju. Oleh karena itu, katalis sangat penting
dalam industri kimia, penanganan gas buang dan reaksi kimia lain. Sintesis katalis
baik organik maupun anorganik perlu dikembangkan dan dimodifikasi, sehingga
kegunaannya dapat ditingkatkan dan efek samping terhadap lingkungan dapat
diminimalisir(Indah, dkk, 2012).
Biasanya alumina di preparasi melalui dehidrasi berbagai aluminium
hidroksida, bahkan jika bentuk dari hidroksidanya merupaka gel, sudah dapat
dikonversi menjadi bentuk kristalin dengan cara heating. Bentuk kristalin khusus
yang diproleh bergantung pada cara yang kompleks pada waktu temperature
lingkungan dimana hidroksida diletakkan, dan hal ini cukup susah untuk
Alumina pada penggunaan sebagai penyangga adalah alumina transisi γ -Al2O3 adalah material yang paling banyak digunakan karena memiliki luas area
yang besar dan stabil pada interval temperatur pada sebagian besar reaksi katalitik. Dahulu, α- Al2O3 juga diminati karena memiliki kesamaan yang lebih tinggi daripada γ-Al2O3sehingga dapat menjadi support yang sangat berguna untuk reaksi catalytic reforming (Ayuko, 2011). Penggunaan alumina sebagai
penyangga dapat meningkatkan kinerja kitalis yang dimaksudkan untuk
meningkatkan luas permukaan inti aktif dan untuk menambah fungsi katalis itu
sendiri (Dora, 2010).
2.5. Nikel Oksida (NiO)
Nikel merupakan logam yang mempunyai sifat asam lewis sehingga logam
inicocok digunakan sebagai katalis asam seperti alkilasi friedel-craft. Selain
itupadatan NiO juga dapat diaplikasikan sebagai penyimpan energy
danelectrochromic windows. Pada penelitian yang pernah dilakukan oleh (Akda,
Irmina, 2012) sintesis padatan NiO/CaF2 denganmetode impregnasi. Variasi
loading Ni juga dilakukan untukmengetahui pengaruh loading terhadap struktur
padatan.Puncak dominan yang terlihat pada difraktogram NiO/CaF2adalah puncak-puncak yang dimiliki CaF2. Intensitas puncak NiOsangat kecil dibandingkan dengan puncak CaF2. Berdasarkan difraktogram tersebut terlihat
jelas bahwa semakin besar jumlah loading Ni maka semakin tinggi intensitas
puncak-puncak khas NiO, seperti yang ditunjukkan puncak pada 2θ : 43,38°. Hal tersebut menunjukkan bahwa intensitas pada difraktogram dipengaruhi oleh
jumlah konsentrasi NiO yang ditambahkan.Tiga puncak khas NiO dengan
Gambar. 2.2. Difraktogram: (a) CaF2, (b) 2,5% NiO/CaF2, (c) 5% NiO/CaF2, (d) 7,5% NiO/CaF2, (e) 10% NiO/CaF2 dan (f) 15% NiO/CaF2 (akda, 2012).
Kombinasi Fe2O3dan NiO akan memiliki fase yang jenisnya tergantung pada konsentrasi NiO sebagai aditif. Fase-fase yang terjadi pada keramik kombinasi
Fe2O3dan NiO hasil pembakaran dapat berbeda-beda sesuai konsentrasi NiO yang ditambahkan. Tiga fase yang mungkin terbentuk adalah, pertama, Fe2O3sebagai matriks dan NiFe2O4sebagai fase kedua. Kedua, NiO sebagai matriks dan
NiFe2O4sebagai fase kedua dan ketiga, NiFe2O4sebagai matriks utama tanpa fase
kedua atau dengan sedikit fase kedua Fe2O3atau NiO (Suhendi,dkk, 2015).
2.6. Sifat-sifat Magnet
Sifat-sifat yang terdapat dalam benda magnetic antara lain adalah : • Induksi remanen (Br)
Induksi magnetik yang tertinggal dalam sirkuit magnetik (besi
lunak) menghilangkan pengaruh bidang magnetik. Ketika arus dialirkan
pada sebuah kumparan yang melilit besi lunak maka terjadi orientasi pada
partikel- partikel yang ada dalam besi. Orientasi ini mengubah/
mengarahkan pada kutub utara dan selatan.
• Permeabilitas magnet (μ)
Daya hantar atau permeabilitas magnet (diberi lambang μ) merupakan parameter bahan yang menentukan besarnya fluks magnetik.
μ = μo x μr (2.1) dimana μo = 1,256 G.cm/A
Untuk bahan ferromagnetik, permeabilitas relatif μr jenis bahan tersebut lebih besar daripada 1.Permeabilitas dari beberapa media yang
hendak diukur pada prinsipnya adalah dengan menempatkannya dalam
suatu kawat yang lurus dan panjang atau dalam gulungan yang melingkar
atau solenoida, kemudian diukur resultan induksi kemagnetannya,
sehingga diperoleh sebuah tetapan baru μ dan diturunkan menjadi suseptibilitas relatif.
Dengan nilai suseptibilitas inilah maka akan dapatdiketahui jenis
bahan magnet .
χm =
μ
(2.2)μ
0χµ= 1 untuk vakum
> 1 untuk bahan paramagnetik
< 1 untuk bahan diamagnetik
>> 1 untuk bahan ferromagnetik
• Gaya koersif (Hc)
Medan daya yang diperlukan untuk menghilangkan induksi remanen
setelah melalui proses induksi elektromagnetik. Pada besi lunak atau soft
magneticalloys besarnya gaya koersif yang diperlukan lebih kecil daripada
magnet permanen.
• Gaya gerak magnetis (Θ)
Gaya gerak magnetis ialah jumlah dari semua arus dalam beberapa
penghantar yang dilingkupi oleh medan magnet (atau oleh garis fluks
magnet).
• Fluks magnetik (Φ) Fluks magnetik total ialahjumlah dari semua garis
fluks magnetik, ini berartibahwa fluks sama besar disebelah dalam dalam
• Reluktansi magnet (Rm)
Relukstansi magnet tergantung dari panjang jejak fluks magnetik, bidang
penampang lintang A yang ditembus fluks magnetik dan sifat magnet
bahan, tempat medan magnet.
• Suseptibilitas Magnetik
Suatu solenoida panjang dengan n lilitan perpanjang satuan, mengalirkan
arus I. Medan magnetik akibat arus dalam solenoida tersebut disebut
sebagai medan yang dikerahkan, Bo. Bahan berbentuk silinder kemudian
ditempatkan di dalam solenoida. Medan yang dikerahkan solenoida ini
akan memagnetkan bahan tersebut sehingga bahan tersebut memiliki
magnetisasi M. Medan magnet resultan B di suatu titik di dalam solenoida
dan di tempat yang jauh dari ujung-ujungnya akibat arus dalam solenoida
ditambah bahan yang dimagnetkan ini ialah :
B = B0 + μ0 M (2.3)
B = μ0H + μ0 M (2.4)
Untuk bahan paramagnetik dan ferromagnetik menghasilkan penyearahan
dipol magnetik dalam bahan tersebut. Sehingga dapat dituliskan sebagai berikut :
M =
χm
�
𝐵𝐵𝑜𝑜𝜇𝜇𝑜𝑜
�
(2.5)dengan
χm
merupakan bilangan tanpa dimensiyang disebut suseptibilitasmagnetik. Sehingga dapat dituliskan
B = Bo + µoM = B(1 + χm) (2.6)
Suseptibilitas magnetik adalah ukuran dasarbagaimana sifat kemagnetan
suatu bahan yangmerupakan sifat magnet bahan yang ditunjukkandengan adanya
respon terhadap induksi medanmagnet yang merupakan rasio antara
magnetisasidengan intensitas medan magnet. Denganmengetahui nilai
suseptibilitas magnetik suatubahan, maka dapat diketahui sifat-sifat magnetiklain
dari bahan tersebut. Suseptibilitasmagnetiksebagian besar material tergantung
padatemperatur, tetapi beberapa material (ferromagnetikdanferit) tergantung pada
B = µo(H+M) =µoH + µoχmH = µo (1+χm)H (2.7)
dan
µr = 1 + χm (2.8)
sehingga dari persamaan 2.1 ; 2.7 dan 2.8 didapatkan :
B = μ H
(2.9)
µ0adalah permeabilitas ruang hampa 1,256 gauss.cm/Ampere. Logam
feromagnetik memiliki permeabilitas magnetik sangat tinggi, mineral dan batuan
memiliki suseptibilitas kecil dan permeabilitas magnetik µ~ 1.
Untuk bahan paramagnetik, berupaχm bilangan positif kecil yang
bergantung pada temperatur. Untuk bahan diamagnetik χm berupa konstanta
negatif kecil yang tidak bergantung pada temperatur.
2.7. Jenis Kemagnetan
Semua bahan dapat diklasifikasikan jenis kemagnetannya menjadi lima kategori
yaitu ferromagnetik, paramagnetik, diamagnetik, antiferromagnetik, dan
ferrimagnetik. Semuanya dibedakan dari keteraturan arah domain pada bahan
magnet tersebut.
2.7.1. Diamagnetik
Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis
masing-masing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol. Bahan
diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan
diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan
berubah gerakannya sedemikian hingga menghasilkan resultan medan magnet
2.7.2. Paramagnetik
Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis
masing-masing atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total
seluruh atom/molekul dalam bahan nol. Hal ini disebabkan karena gerakan
atom/molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom
saling meniadakan ( Dyah,Ratih, 2010).
Gambar 2.3Arah domain-domain dalam bahan paramagnetik sebelum diberi medan magnet luar
Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-elektronnya akan
berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya searah
dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen
magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek
diamagnetik (efek timbulnya medan magnet yang melawan medan magnet
penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil.Suseptibilitas magnet
dari bahan paramagnetik adalah positif dan berada dalamrentang 5 sampai
10-3 m10-3/Kg, sedangkan permeabilitasnya adalah μ > μ 0.
2.7.3. Ferromagnetik
Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomik
besar. Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada
bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada
atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan.
Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan
magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih
besar. Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan ferromagnetik sangat
kuat, sehingga interaksidiantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebagian besar
atom akan mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok, kelompok inilah
yang dikenal dengan domain. Domain-domain dalam bahan ferromagnetik, dalam
ketiadaan medan eksternal, momen magnet dalam tiap domain akan paralel, tetapi
domain-domain diorientasikan secara acak, dan yang lain akan terdistorsi karena
pengaruh medan eksternal. Domain dengan momen magnet paralel terhadap medan
eksternal akan mengembang, sementara yang lain mengerut. Semua domain akan
mensejajarkan diri dengan medaneksternal pada titik saturasi, artinya bahwa setelah
seluruh domain sudah terarahkan, penambahan medan magnet luar tidak memberi
pengaruh karena tidak ada lagi domain yang perlu disearahkan, keadaan ini disebut
dengan penjenuhan (saturasi). Bahan ini juga mempunyai sifat remanensi, artinya
bahwa setelah medan magnet luar dihilangkan, akan tetap memiliki medan magnet,
karena itu bahan ini sangat baik sebagai sumber magnet permanen (E.Afza, 2011).
Bahan ferromagnetik mula-mula memiliki magnetisasi nol pada daerah
yang bebas medan magnetik, bila mendapat pengaruh medan magnetik yang
lemah saja akan memperoleh magnetisasi yang besar. Jika diperbesar medan
magnetnya, akan makin besar pula magnetisasinya. Bila medan magnetik
ditiadakan, magnetisasi bahan tidak kembali menjadi nol. Jadi bahan
ferromagnetik itu dapat mempunyai magnetisasi walaupun tidak ada medan,
sehingga bahan dikatakan memiliki magnetisasi spontan. Di atas temperatur
Apabila kurva magnetisasi dilanjutkan dengan mengurangi besarnya
medan magnet H maka rapat fluk magnetik B akan turun, tetapi turunnya rapat
fluk magnetik B tidak mengikuti kurva naiknya. Rapat fluk magnetik B turun
membentuk kurva baru menuju titik Br ketika medan magnet H sama dengan nol,
sehingga pada gambar jelas sekali terlihat bahwa ketika medan magnet H = 0,
rapat fluk magnetik B tidak sama dengan nol, akan tetapi berada pada titik Br, hal
ini menunjukkan bahwa pada bahan tersebut masih terdapat rapat fluk magnetik
yang tertinggal. Titik Br disebut sebagai kerapatan fluk remanensi atau remanensi
bahan yaitu besarnya rapat fluk magnetik B yang tertinggal pada bahan pada saat
medan magnet H samadengan nol. Ketika medan magnet H dibalik arahnya maka
rapat fluk magnetik B akan mencapai nilai nol di titik Hc. Titik Hc ini disebut
sebagai gaya koersif atau koersivitas bahan yaitu besarnya medan magnet atau
intensitas H yang diperlukan unrtuk mengembalikan rapat fluk magnetik menjadi
nol. Apabila siklus ini diteruskan maka akan didapat kurva dengan bentuk simetris
yang dikenal dengan fenomena hysteresis(Istiyono, 2009).Histeresis adalah suatu
sifat yangdimiliki oleh sistem dimana sistem tidak secara cepat mengikuti gaya
yang diberikan kepadanya, tetapi memberikan reaksi secara perlahan, atau bahkan
sistem tidak kembali lagi ke keadaan awalnya.Bahan feromagnetik memiliki
momen magnetik spontan walaupun berada padamedanmagnet eksternal nol.
Keberadaan magnetisasi spontan ini menandakan bahwa spin elektron dan momen
magnetik bahanferomagnetik tersusun secara teratur (Ahmad Yani, 2002).
Gambar 2.5 Histerisis bahan ferromagnetic (Istiyono, 2009)
2.7.4. Antiferromagnetik
Jenis ini memiliki arah domain yang berlawanan arah dan sama pada kedua arah.
Arah domain magnet tersebut berasal dari jenis atom sama pada suatu kristal.
tipe ini memiliki arah domain yang menuju dua arah dan saling berkebalikan.
Jenis ini memiliki temperature Curie yang rendah sekitar 37º C untuk menjadi
paramagnetik.
2.7.5. Ferrimagnetik
Jenis tipe ini hanya dapat ditemukan pada campuran dua unsur antara
paramagnetik dan ferromagnetik seperti magnet barium ferrite dimana barium
adalah jenis paramagnetik dan Fe adalah jenis unsur yang masuk ferromagnetik.
Gambar 2.6. arah domain (a) diamagnetik (b) paramagnetik (c) ferromagnetik (d) antiferromagnetik (e) ferrimagnetik(Dyah, Ratih, 2010)
2.8 Kurva Histerisis
Untuk bahan ferromagnetik magnetisasi bahan M tidaklah berbanding lurus
dengan intensitas magnet H. Hal ini tampak dari kenyataan bahwa harga
suseptibilitas magnetik bergantung dari harga intensitas magnet H. Bentuk umum
kurva medan magnet B sebagai fungsi intensitas magnet H terlihat pada Gambar
2.3 kurva B(H) seperti ini disebut kurva induksi normal.
Gambar 2.8 Kurva Histerisis Magnetik
Pada Gambar 2.6 tampak bahwa setelah mencapai nol harga intensitas
magnet H dibuat negatif (dengan membalik arus lilitan), kurva B(H) akan
memotong sumbu pada harga Hc. Intensitas Hc inilah yang diperlukan untuk
membuat rapat fluks B=0 atau menghilangkan fluks dalam bahan. Intensitas
magnet Hc ini disebut koersivitas bahan. Bila selanjutnya harga diperbesar pada
harga negatif sampai mencapai saturasi dan dikembalikan melalui nol, berbalik
arah dan terus diperbesar pada harga H positif hingga saturasi kembali, maka
kurva B(H) akan membentuk satu lintasan tertutup yang disebut kurva histeresis.
Bahan yang mempunyai koersivitas tinggi kemagnetannya tidak mudah hilang.
Bahan seperti itu baik untuk membuat magnet permanen (E.Afza, 2011).
2.9 Bahan Soft Magnetic
Ukuran dan bentuk kurva hysterisis untuk bahan ferromagnetic adalah cukup
praktis. Daerah dalam lingkaran akan kehilangan energi magnetik per satuan
volume bahan per siklus magnetisasi-demagnetisasi kehilangan energi sebagai
panas yang dihasilkan dalam spesimen magnetik dan mampu menaikkan suhu.
Bahan feromagnetik identik lembut atau keras atas dasar karakteristik
histerisis.Bahan magnetik lunak yang digunakan dalam perangkat yang mengenai
medan magnet di mana kerugian energi menjadi rendah . Untuk alasan ini daerah
relatif dalam lingkaran hysterisis harus kecil. Akibatnya, bahan magnetik lunak
harus memiliki permeabilitas yang tinggi dan koersivitas rendah. Bahan yang
memiliki sifat-sifat ini dapat mencapai magnetisasi saturasi dengan bidang terapan
yang relatif rendah dan masih memiliki energi yang hilang histeresis rendah.
bidang saturasi atau magnetisasi hanya ditentukan oleh komposisi bahan.
Fe2 + di FeO-Fe2O3 akan mengubah saturasi magnetisasi.Penggolongan ini
berdasarkan kekuatan medan koersifnya dimana soft magnetic atau material magnetik
lemah memiliki medan koersif yang lemah sedangkan material magnetik kuat atau
hard magnetic materials memiliki medan koersivitas yang kuat.
Namun, kerentanan dan koersivitas (Hc) yang juga mempengaruhi bentuk
kurva histerisis, sensitif terhadap variabel struktural lebih untuk komposisi.
misalnya rendahnya nilai koersivitas sesuai dengan mudah pergerakan sebagai
medan magnet perubahan besar atau arah. cacat struktural seperti partikel dari fase
nonmagnetik atau void dalam bahan magnetik cenderung membatasi gerak
domain dan dengan demikian meningkatkan koersivitas tersebut. Akibatnya,
bahan magnetik lunak harus bebas dari cacat struktural tersebut. karakteristik
histerisis bahan magnetik lunak dapat ditingkatkan untuk beberapa aplikasi oleh
perlakuan panas yang tepat di hadapan medan magnet.
2.10 Bahan Hard Magnetic
Bahan Hard magnetik menggunakan magnet permanen yang harus memiliki
resistensi yang tinggi terhadap demagnetisasi. Dalam hal ini perilaku histerisis
bahan magnetik keras memiliki remanen tinggi, koersivitas dan saturasi fluks
kepadatan, serta permeabilitas yang rendah dan tinggi akan merugikan energi
histerisis. Nilai produk energi merupakan perwakilan dari energi yang dibutuhkan
untuk demagnetisasi magnet permanen adalah lebih besar (BH) max keras materi
dalam hal karakteristik magnet.
Diamagnetisme adalah bentuk yang sangat lemah magnet yang tidak tetap
dan tetap hanya sementara pada bidang eksternal sedang diterapkan. Hal ini
disebabkan oleh perubahan dalam gerakan orbital elektron melewati medan
magnet. Besarnya momen magnetik induksi sangat kecil, dan dalam arah yang
berlawanan dengan medan yang diterapkan. Dengan demikian, permeabilitas μr relatif kurang dari kesatuan (namun hanya sangat sedikit) dan kerentanan magnet
ditempatkan di antara kutub dari eletromagnet yang kuat, bahan diamagnetik
tertarik ke daerah lemah. Diamagnetisme ditemukan di semua bahan, tetapi karena
begitu lemah, dapat diamati hanya ketika jenis magnet sama sekali tidak
ada(William D. C, 2011).
(a) Soft Magnetic (b)HardMagnetic
Gambar 2.9.Skematik kurva magnetisasi untuk bahan soft dan hardmagnetic
Material lunak pada gambar (a) dan material magnetik keras pada gambar
(b). H adalah medan magnetik yang diperlukan untuk menginduksi medan
berkekuatan B dalam material. Setelah medan H ditiadakan, dalam specimen
tersisa magnetisme residual Br, yang disebut residual remanen, dan diperlukan
medan magnet Hc yang disebut gaya koersif, yang harus diterapkan dalam arah
berlawanan untuk meniadakannya. Magnet lunak mudah dimagnetisasi serta
mudahpula mengalami demagnetisasi, seperti tampak pada Gambar 2.5 Nilai H
yang rendah sudah memadai untuk menginduksi medan B yang kuat dalam logam,
dan diperlukan medan Hc yang kecil untuk menghilangkannya. Magnet keras
adalah material yang sulit dimagnetisasi dan sulit didemagnetisasi. Karena hasil
kali medan magnet (A/m) dan induksi (V.det/m2) merupakan energi per satuan volume, luas daerah hasil integrasi di dalam loop histerisis adalah sama dengan
energi yang diperlukan untuk satu siklus magnetisasi mulai dari 0 sampai +H
hingga –H sampai 0. energi yang dibutuhkan magnet lunak dapat dapat diabaikan;
medan magnet keras memerlukan energi lebih banyak sehingga pada
kondisi-ruang, demagnetisasi dapat diabaikan. Dikatakan, magnetisasi permanen (E.Afza,
