Rangkuman Material Maju [PDF]

Citation preview

RANGKUMAN MATERIAL MAJU I. Pengertian Material Maju Material maju adalah suatu material yang sudah ada dan telah di modifikasi untuk memperoleh performa yang superior pada satu karakteristik atau lebih, material maju bisa memiliki kekuatan yang lebih besar dan tinggi, dari segi kekerasan serta lebih unggul pada sisi thermal, elektrikal, optikal dan ciri-ciri kimiawi yang lebih spesifik ketika dibandingkan dengan material tradisional (Advanced Material Report, 2004). Material maju juga dapat didefinisikan sebagai material yang dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan sesuai persyaratan baru dari perubahan pasar atau faktor lain sebagai hasil dari kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi (Advanced Material Book, 2010). Atau material maju juga dapat diartikan sebagai suatu bahan yang telah dikembangkan hingga titik maksimum dan memiliki fungsi yang unik serta dapat di diuji dan divalidasi untuk mengembangkan produk baru (NIST, 2011). II. Karakteristik Material yang di Presentasikan Karakteristik Material Maju Kalsium Karbonat (CaCO3) Berdasarkan material maju kalsium karbonat setelah menelisik lebih jauh mengenai material tersebut melalui beberapa sumber jurnal maupun sumber lainnya didapatkan bahwa kalsium karbonat memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Berdasarkan Wikipedia (Kalsium Karbonat Tradisional) a. Rumus molekul



: CaCO3



b. Berat molekul



: 100,0869 g/mol



c. Penampilan



: Serbuk putih halus



d. Densitas



: 2,711 g/cm3 (kalsit)



e. Titik Lebur



: 1339oC



f. Titik Didih



:



Terdekomposisi



menjadi



(kalsinasi) g. Kelarutan dalam air



: 0,0013 g/100 ml air (25oC)



kalsium



oksida



h. pH



:9



i. Struktur Kristal



: Trigonal atau Heksagonal jika tidak stabil



2. Berdasarkan Jurnal (Kalsium Karbonat Modifikasi / Material Maju) Karakteristik kalsium karbonat yang telah dimodifikasi seperti Presipitasi Kalsium Karbonat atau aplikasi lain hampir sama seperti material murninya. Tetapi banyak sekali perubahan karakteristik saat murni maupun modifikasi. Contohnya saja seperti luas permukaan, kandungan, kegunaan atau fungsi, sifat thermal, dan lainnya. Banyak sekali penelitian maupun produksi kalsium karbonat yang telah dikembangkan demi memenuhi suatu kebutuhan. Terdapat beberapa jurnal yang meneliti kalsium karbonat dengan menggunakan analisis XRD, FTIR, SEM, maupun lainnya. Berdasarkan penelitian dari (Widyastuti & Kusuma, 2017) dengan judul “Synthesis and Characterization of CaCO3 (calcite) Nano Particles from Cockle Shells by Precipitation Method” menyatakan bahwa karakteristik dari material ini setelah dilakukan presipitasi ternyata sangat berbeda, dengan metode analisis XRD didapatkan bahan memiliki kandungan CaCO3 dengan rata-rata ukuran kristal sebesar 628,64 nm. Kemudian dengan metode analisis FTIR mendapatkan karakteristik CaCO3 dengan panjang gelombang 876,2 cm-1. Terakhir dengan metode analisis SEM didapatkan struktur material seperti gambar berikut :



Gambar 1. Analisis material Kalsium Karbonat dengan SEM Adapun penelitian dari (Noviyanti dkk., 2015) dengan judul “Karakterisasi Kalsium Karbonat (Ca(CO3)) dari Batu Kapur Kelurahan Tellu Limpoe Kecamatan Suppa” menyatakan dari karakterisasi Ca(CO 3) hasil kalsinasi dengan



XRD menunjukkan fasa calcite yang diperoleh untuk masing-masing suhu yaitu 98.8%, 92.2% dan 84.0% juga terbentuknya fasa CaO pada suhu kalsinasi 750 oC akibat batu kapur mengalami dekomposisi oleh adanya energi panas. Kemudian berdasarkan analisis SEM, morfologi Ca(CO3) menyerupai kubus namun ukuran partikelnya tidak merata dan tidak beraturan disebabkan adanya faktor pengotor.



Gambar 2. Difraktogram CaCO3 Analisis XRD Setelah dilakukan analisis mikrograf pada sampel menggunakan Analisis SEMEDS didapatkan struktur kristal dan kandungan dari material dan dapat dilihat sebagai berikut :



Gambar 3. Struktur Kalsium Karbonat dengan Analisis SEM-EDS Tabel 1. Komposisi Elemen dengan Analisis SEM-EDS



Dari penelitiannya disimpulkan material persentasenya menurun ketika suhu kalsinasi meningkat. Sedangkan pada suhu kalsinasi 750oC, Ca(CO3) mengalami dekomposisi akibat energi panas dan membentuk CaO meskipun masih dalam persentase yang cukup rendah. Struktur morfologi Ca(CO 3) memiliki partikelpartikel yang menyerupai kubus meskipun tidak beraturan dan ukurannya tidak



merata dikarenakan adanya fase pengotor dan akibat terdekomposisinya sampel membentuk CaO. Struktur tersebut dapat dihitung dengan berbagai metode seperti BET untuk menentukan luas permukaan dan diameter pori. Dari penelitian (Haryono dkk., 2018) menyatakan bahwa kalsium karbonat memiliki karakteristik luas permukaan sebagai berikut : Tabel 2. Karakteristik Material



Dari perhitung didapatkan material berukuran 4,128 mikrometer, sesuai hasil pengukuran dengan model adsorpsi BET, memiliki diameter pori rata-rata sebesar 42,282 Å (atau sekitar 4,23 nm). Oleh karena itu pori-pori CaCO 3 termasuk sebagai mesopori. Diameter pori < 2 nm termasuk mikropori, 2 – 50 nm terkelompok mesopori, dan > 50 nm adalah makropori. Terakhir merupakan penelitian dari (Sri, 2012) dengan judul “Pengaruh Nano-Precipitated Calcium Carbonate terhadap Kualitas Komposit Polivinil Klorida” menyatakan bahwa kalsium karbonat digunakan sebagai komposit bersamaan dengan PVC dan didapatkan karakteristik dari materialnya sebagai berikut : a. Dengan TEM didapat gambar filler berbentuk kubus dengan diameter terkecil sekitar 63.19 nm.



Gambar 4. Analisis TEM terhadap Sampel Uji b. Sifat thermal, elektrik, dan fisis Sifat-sifat yang ditunjukkan juga berubah sesuai modifikasi dari penelitiannya seperti sifat thermal, elektrik dan fisis pada komposit PVC-CaCO3 Tabel 3. Karakteristik Komposit



III. Analisis Material SEM-EDS / SEM-EDX Scanning Electron Microscope (SEM) EVO® MA 10 adalah sebuah mikroskop elektron yang digunakan untuk menyelidiki permukaan dari objek solid secara langsung. SEM EVO® MA 10 memiliki perbesaran 10 – 3000000x, depth of field 4 – 0.4 mm dan resolusi sebesar 1 – 10 nm. Dilengkapinya SEM EVO® MA 10 dengan detektor Energy Dispersive X-ray (EDX) memungkinkan dilakukannya mikroanalisis secara kualitatif dan semi kuantitatif untuk unsur-unsur mulai dari litium (Li) sampai Uranium (U). Kombinasi dari perbesaran yang tinggi, depth of field yang besar, resolusi yang baik, kemampuan untuk mengetahui komposisi dan informasi kristalografi membuat SEM banyak digunakan untuk keperluan penelitian dan industri. Adapun fungsi utama dari SEM antara lain dapat digunakan untuk mengetahui informasi-informasi mengenai:



Topografi, yaitu ciri-ciri permukaan dan teksturnya. Morfologi, yaitu bentuk dan ukuran dari partikel penyusun objek. Komposisi, yaitu data semi kuantitatif unsur dan senyawa yang terkandung di dalam objek. Informasi kristalografi, yaitu informasi mengenai bagaimana susunan dari butirbutir di dalam objek yang diamati. XRD Difraksi sinar-X (XRD) adalah teknik non-destruktif untuk menganalisis struktur bahan kristalin atau semi-kristalin, namun XRD dapat juga untuk mempelajari bahan non-kristalin. Teknik XRD bergantung pada berkas sinar-X yang memiliki panjang gelombang pada skala ±1Å. Ketika berkas tersebut terhambur dari suatu bahan dengan struktur atom/molekul pada skala tersebut, akan terjadi interferensi yang menghasilkan pola dengan intensitas berbeda. Secara kualitatif serupa dengan pola warna-warni yang dihasilkan oleh gelembung sabun - warna berbeda terlihat dari arah berbeda. XRD sangat berbeda dari radiografi sinar-X, atau tomografi yang bergantung pada fakta bahwa sinar-X diserap lebih kuat oleh beberapa bahan daripada yang lain, contohnya: tulang atau tumor menyerap lebih dari otot atau lemak, sehingga gambar yang ditransmisikan memberikan gambar langsung dari struktur di dalam tubuh atau objek dalam skala milimeter atau lebih. Sebaliknya, XRD menghasilkan pola difraksi yang tidak menyerupai struktur yang mendasarinya, dan memberikan informasi tentang struktur internal pada skala 1 hingga 100 Å. XRF Spektroskopi XRF adalah teknik analisis unsure yang membentuk suatu material dengan dasar interaksi sinar-X dengan material analit. Teknik ini banyak digunakan dalam analisa batuan karena membutuhkan jumlah sample yang relative kecil ( sekitar 1 gram). Teknik ini dapat digunakan untuk mengukur unsure-unsur yang tertutama banyak terdapat dalam batuan atau mineral. Sampel yang digunakan biasanya berupa serbuk hasil penggilingan atau pengepressan menjadi bentuk film. BET



Surface Area Analyzer (SAA) merupakan salah satu alat utama dalam karakterisasi material. Alat ini khususnya berfungsi untuk menentukan luas permukaan material, distribusi pori dari material dan isotherm adsorpsi suatu gas pada suatu bahan. Misalnya saja untuk menghitung luas permukaan padatan dapat digunakan BET teori, Langmuir teori, metode t-plot, dan lain sebagainya. Yang paling banyak dipakai dari teori – teori tersebut adalah BET (lihat pada kategori dasar teori). Scherrer Metode yang sering digunakan untuk menganalisa struktur kristal adalah metode Scherrer. Ukuran kristallin ditentukan berdasarkan pelebaran puncak difraksi sinar X yang muncul. Metode ini sebenarnya memprediksi ukuran kristallin dalam material, bukan ukuran partikel. Jika satu partikel mengandung sejumlah kritallites yang kecil-kecil maka informasi yang diberikan metiode Schrerrer adalah ukuran kristallin tersebut, bukan ukuran partikel. Untuk partikel berukuran nanometer, biasanya satu partikel hanya mengandung satu kristallites. Dengan demikian, ukuran kristallinitas yang diprediksi dengan metode Schreer juga merupakan ukuran partikel. Berdasarkan metode ini, makin kecil ukuran kristallites maka makin lebar puncak difraksi yang dihasilkan Degree (degrees of crystalinity) merupakan tingkat keteraturan penempatan atomatom dalam unit sel dan kisi Kristal BJH Seperti BET, BJH digunakan untuk menghitung luas pori, diameter pori dan ukuran pori serta volume