PENDAHULUAN
Latar Belakang
Contohnya adalah superkonduktor oksida keramik, yang dapat mempertahankan sifat diamagnetik jauh lebih tinggi dibandingkan superkonduktor logam konvensional bila digunakan pada suhu di bawah -243oC (30 K). Contoh lain superkonduktor keramik oksida yang dapat digunakan pada kereta Maglev adalah BaPb0.7Bi0.3O3 yang terdiri dari BaCO3, Bi2O3 dan PbO.
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Batasan Masalah Penelitian
Manfaat Penelitian
Kerangka Pemikiran Penelitian
Pada suhu 600oC dengan waktu penahanan 12 jam, terbentuk puncak berupa fasa BaPb0,7BiO,3O3 dengan struktur kristal tetragonal dan struktur kristal ortorombik. Pada suhu 610oC dengan waktu penahanan 12 jam, terbentuk puncak berupa fasa BaPb0,7BiO,3O3 dengan struktur kristal tetragonal.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian Superkonduktor
Elemen superkonduktor sorotan yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 adalah litium, berilium, titanium, zirkonium, vanadium, niobium, tantalum, molibdenum, tungsten, teknesium, renium, rutenium, osmium, iridium, seng, kadmium, merkuri, aluminium, talium, timah, timbal , thorium, protaktium dan uranium. Akibatnya, elektron-elektron ini lebih mudah dilepaskan selama transfer elektron seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4 (Callister & Rethwisch, 2010).
Karakteristik Superkonduktor
Medan Magnet Kritis (Hc)
Jika bahan superkonduktor diletakkan di atas medan magnet, maka fluks magnet akan ditolak sehingga arus induksi tidak dapat mengalir atau disebut dengan efek Meissner. Namun jika medan magnet terlalu besar maka efek Meissner akan hilang dan material akan kehilangan sifat superkonduktornya (Susanti, 2010).
Temperatur Kritis (Tc)
Perbedaan konduktor ideal dan superkonduktor dapat dilihat pada Gambar 2.6. Pada suhu di atas suhu kritis, baik konduktor ideal maupun superkonduktor mempunyai hambatan listrik. Jelas bahwa bahan superkonduktor dapat menghilangkan medan magnet, sedangkan konduktor ideal mencegah masuknya medan magnet.
Tipe-Tipe Superkonduktor
- Superkonduktor Tipe I
- Superkonduktor Tipe II
- Superkonduktor Temperatur Tinggi (HTS)
- Superkonduktor Temperatur Rendah (LTS)
Superkonduktor tipe I adalah superkonduktor yang mengalami transisi mendadak ke keadaan normal di atas medan magnet kritis. Gambar 2.7 menunjukkan grafik kuat medan magnet dalam (Bi) dengan bertambahnya medan magnet luar (Ba).
Penggerusan
Kompaksi
Sintering
Selama proses sintering, pori-pori mengecil dan butiran bertambah sehingga menghasilkan ikatan yang kuat antar tiap butiran. Peristiwa ini dapat terjadi karena adanya mekanisme pergerakan material antar butir (proses difusi) dan sumber energi untuk mengaktifkan pergerakan tersebut, dapat berupa energi yang digunakan untuk bergerak atau kontak antar butir dan energi tegangan permukaan. Tahapan proses sintering adalah sebagai berikut, kedua partikel saling bersentuhan atau berdekatan, pada daerah kontak mulai terjadi peleburan akibat proses difusi, akibatnya pori-pori mulai mengecil dan benda paduan secara keseluruhan mulai menyusut dan terjadi ikatan yang sangat kuat antar partikelnya (Suryani, 2016).
Pada awal sintering terjadi penataan ulang yaitu gerakan sedikit partikel untuk meningkatkan jumlah kontak antar partikel dan membentuk ikatan antar butiran (leher). Pada tahap tengah terjadi peningkatan ukuran antar butir dan penurunan porositas akibat pergerakan partikel yang saling mendekat. Hal-hal yang mempengaruhi hasil sintering adalah temperatur, waktu, lingkungan, laju pemanasan dan laju pendinginan.Pada saat proses sintering terjadi pengecilan pori-pori bahan yang diiringi dengan bertambahnya setiap butir, sehingga jarak antar butiran sintering semakin besar. butirannya mengecil sehingga menghasilkan ikatan yang kuat antar masing-masing benda.
Differential Scanning Calorimetry (DSC)
Hasil grafik DSC dapat mengetahui reaksi kimia dan suhu transisi fasa seperti suhu leleh dan suhu rekristalisasi.
Difraksi Sinar-X (XRD)
Hukum Bragg terjadi ketika sinar-x dengan panjang gelombang mengenai kristal dengan sudut terhadap permukaan bidang kristal pada jarak d. Sinar pertama akan mengenai atom A pada bidang pertama sedangkan sinar kedua akan mengenai atom B pada bidang kedua sehingga masing-masing atom tersebar ke segala arah. Dimana d adalah selisih jalur hamburan antara atom pertama dan kedua, adalah sudut hamburan, n adalah orde bilangan bulat, dan adalah panjang gelombang (Wardani, 2010).
Sampel kemudian digiling hingga mempunyai ukuran 10m (200 mesh) dan ditempatkan secara merata pada tempat sampel (Setiabudi, 2012). Kristal terbentuk dari susunan atom, ion atau molekul padatan yang mempunyai susunan berulang dan jarak teratur dalam tiga dimensi. 25 Kristal dibangun dari sel satuan, yang merupakan kumpulan atom yang tersusun dengan cara tertentu, berulang secara berkala dalam tiga dimensi dalam kisi kristal.
Struktur kristal yang terdiri dari jutaan atom dan sel satuan dapat dinyatakan dengan ukuran, bentuk dan susunan sel satuan yang berulang dalam pola yang berulang.
SEM (Scanning Electron Microscopy)
Komponen SEM dapat dilihat pada Gambar 2.17 yang menunjukkan senjata elektron dari atas sebagai sumber berkas elektron yang akan ditembakkan.
Cryogenic Magnet
Bahan tersebut ditempatkan pada papan sirkuit cetak (PCB) yang dihubungkan dengan empat kabel tembaga. Empat kabel timah ditempatkan sebagai penghubung antara kawat tembaga dan sampel, yang ditempelkan pada sampel dengan pasta perak. Pada perangkat ini terdapat kumparan kawat superkonduktor yang memiliki hambatan listrik nol pada suhu rendah di bawah suhu kritis untuk menghasilkan elektromagnetisme sehingga menciptakan kondisi medan magnet yang tinggi.
Hasil yang dianalisis pada alat magnet kriogenik di P2MM LIPI adalah analisis resistivitas listrik dan analisis efek tante (Imaduddin, 2014). Gambar 2.19 Magnet kriogenik, b) Kalorimeter dan bejana aluminium, c) Detail kalorimeter (Condal, dkk, 2017).
Penelitian Terdahulu
Pada suhu 610oC dengan waktu penahanan 6 jam terdapat puncak yang terbentuk berupa fasa BaPb0,7BiO,3O3 dengan struktur kristal tetragonal dan struktur kristal ortorombik. Pada suhu 620oC dengan waktu penahanan 6 jam terdapat puncak yang terbentuk berupa fasa BaPb0,7BiO,3O3 dengan struktur kristal tetragonal dan struktur kristal ortorombik. Pada suhu 630oC dengan waktu retensi 6 jam terdapat puncak yang terbentuk berupa fasa BaPb0,7BiO,3O3 dengan struktur kristal tetragonal dan struktur kristal ortorombik.
Pada suhu 620oC dengan waktu tahan 12 jam, terbentuk puncak berupa fasa BaPb0,7BiO,3O3 dengan struktur kristal tetragonal dan struktur kristal ortorombik. Berdasarkan Gambar 4.4, pada waktu penahanan sinter 6 jam, fraksi volume tetragonal cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya suhu sintering. Hal ini sesuai dengan Gambar 4.5 Pada waktu penahanan 12 jam, fraksi volume tetragonal cenderung menurun seiring dengan meningkatnya suhu sintering.
Hal ini sesuai dengan Gambar 4.7 Pada waktu penahanan 12 jam, kristalinitas menurun seiring dengan meningkatnya suhu sintering. Dengan waktu retensi sintering 12 jam, fraksi volume tetragonal semakin berkurang seiring dengan meningkatnya suhu sintering.
METODE PENELITIAN
Garis Besar Penelitian
Tahapan yang dilakukan pada penelitian ini adalah tahap persiapan bahan, tahap sintesis, tahap karakterisasi bahan dan tahap pengolahan data. Tahap persiapan bahan terdiri dari penimbangan bahan menurut perhitungan stoikiometri sebanyak 7,5415 gram sehingga membentuk 8 sampel sesuai Tabel 3.3. Metode yang digunakan pada tahap sintesis material BaPb0.7Bi0.3O3 adalah metode solid-state dimana padatan tersebut dipanaskan pada suhu tinggi dalam jangka waktu tertentu.
Pada tahap pengolahan data, hasil uji DSC digunakan untuk mengolah data sifat termal dan perubahan fasa yang terbentuk, hasil uji XRD digunakan untuk mengolah data struktur kristal dan fasa yang terbentuk, hasil uji SEM digunakan untuk mengolah data morfologi seperti sampel. pertumbuhan butiran, sedangkan hasil pengujian Magnet kriogenik digunakan untuk memproses data sifat superkonduktor sampel dari suhu kritis.
Bahan dan Peralatan Penelitian
- Bahan Penelitian
- Peralatan Penelitian
Prosedur Penelitian
- Tahap Penimbangan
- Tahap Milling
- Tahap Kompaksi
- Tahap Sintering
- Tahap Karakterisasi
Serbuk BaCO3, Bi2O3 dan PbO 0,7 gram yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam cetakan pelet berdiameter 10 mm dan tebal pelet 1,6 mm. Pelet sampel BaPb0.7Bi0.3O3 ditempatkan pada fusible cup kemudian disinter pada tube furnance dengan temperatur dan waktu penahanan yang bervariasi. Pengujian DSC dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sifat termal dan perubahan fasa yang terbentuk dari penyerapan energi panas dan pelepasan energi panas.
Sampel diuji di Laboratorium Teknologi Material, Balai Besar Teknologi Material Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) di kawasan Puspitek Setu, Tangerang Selatan dengan merek Setaram LabSys Evo. 2) tes XRD. Pengujian Magnet Kriogenik dilakukan dengan metode four point probe (FPP), dimana sampel berbentuk pelet dipasang pada dudukan PCB yang telah dihubungkan dengan empat kabel tembaga. Sampel yang telah dipasang pada dudukan PCB dimasukkan ke dalam alat Magnet Kriogenik dan diuji.
Sampel diuji di LIPI P2MM kawasan Puspitek Setu, Tangsel dengan menggunakan magnet kriogenik merek Cyroton FR produksi Oxford. Sampel diuji di LIPI P2MM Kawasan Puspitek Setu, Tangsel menggunakan SEM bertanda JEOL JSM-6390 A.
Diagram Alir
Variabel Penelitian
Pada sampel pada suhu 630oC dengan waktu penahanan 12 jam terdapat puncak yang membentuk dua struktur kristal yaitu fasa BaPb0.7Bi0.3O3 dengan struktur kristal tetragonal dan struktur kristal ortorombik. Hal ini sesuai dengan Gambar 4.6 Pada waktu tinggal sintering 6 jam, kristalinitas meningkat seiring dengan meningkatnya suhu sintering. Berdasarkan hasil identifikasi resistansi sampel BaPb0.7Bi0.3O3, suhu sintering 600 °C dengan waktu penahanan 12 jam menunjukkan sifat superkonduktivitas, terlihat bahwa kurva yang dihasilkan mengalami penurunan resistansi secara drastis. ke nilai 0. .
Berdasarkan hasil identifikasi resistivitas sampel BaPb0.7Bi0.3O3, suhu sintering 610oC dengan waktu tahan 12 jam menunjukkan sifat superkonduktor. Kita dapat melihat bahwa kurva yang dihasilkan secara drastis mengurangi resistensi hingga hampir 0 (Sleight, 2015). Berdasarkan hasil identifikasi resistivitas sampel BaPb0.7Bi0.3O3, suhu sintering 620 °C dengan waktu tahan 12 jam menunjukkan sifat superkonduktor. Terlihat kurva yang dihasilkan mengalami penurunan resistansi secara drastis hingga hampir 0. Berdasarkan hasil identifikasi resistansi sampel BaPb0.7Bi0.3O3 diperoleh suhu sintering 630oC dengan waktu tahan 12 jam. sifat superkonduktivitas, terlihat bahwa resistansi berkurang drastis pada kurva yang dihasilkan hingga hampir 0.
Gambar 4.14 menunjukkan suhu kritis tertinggi untuk waktu tinggal 12 jam adalah -261,35oC (11,8 K) yaitu pada suhu sintering 610oC. Pada waktu sintering 6 jam, fraksi volume tetragonal cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya suhu sintering.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
- Analisis Pengujian Termal
- Analisis Fasa
- Analisis Morfologi
- Analisis Temperatur Kritis
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Hasil optimal pada proses sintering dicapai pada suhu 630 °C dan waktu penahanan 6 jam, sehingga memungkinkan suhu kritis -261,15 °C (12 K). Seluruh sampel telah membentuk superkonduktor yang ditandai dengan pembentukan suhu kritis, kecuali sampel berdurasi 6 jam 610oC yang struktur kristalnya 71,90% ortorombik karena banyaknya pengotor berbentuk semikonduktor.
Saran
Pengaruh variasi suhu sintering dan komposisi stoikiometri terhadap pembentukan fase β-FeSe melalui proses paduan mekanis dan reaksi keadaan padat. Pemisahan fase dalam BaPb1-xBixO3 dan fermiologi PbTe yang didoping lubang: wawasan untuk memahami superkonduktivitas dalam sistem tidak proporsional valensi, California: Universitas Stanford. Stabilitas Fase, Struktur Elektronik dan Sifat Superkonduktivitas Perovskit BaPb1 – xBixO3 dan Ba1 – xKxBiO3.
Tersedia di: http://kaltim.prokal.co/read/news/264050-baikpapan-sering-mati-lampu-ini-alasan-pln.html. Simulasi Intensitas Total Difraksi Sinar X untuk Menghitung Persentase Fasa dan Fraksi Volume Campuran Unsur Si dan Ni Surakarta: Universitas Sebelas Maret. Sintesis dan karakterisasi superkonduktor FeSe menggunakan metode reaksi solid state melalui proses powder-in-sealed tube.
