Septian Virga W.qori'ah - 191810201074 - Nano [PDF]

Citation preview

NAMA



: SEPTIAN VIRGA W.QORI’AH



NIM



: 191810201074



TUGAS



: FISIKA BAHAN



1. Aspek kristal apa yang berubah ketika melintasi bidang batas butiran? Jawab : Bidang batas butiran akan berubah ketika suatu batas butiran yang satu dengan yang lain dimana orientasi kristal akan berubah, dengan hal ini dimana bidang batas butiran pada kristal akan berubah. Dan akan bertemu pada tiga bidang batas bertemu yang disebut dengan titik tiga persimpangan. 2. Bagaimana ukuran butiran dalam bahan polikristalin? Jawab : Ukiran butiran dalam bahan poliskistalin, disesuaikan dengan jumlah butiran per satuan luas, dengan perbesaran tertentu. Dimana G=-2.9542+1.4427 Ln N Dengan N, banyaknya butiran/𝑚𝑚2 . Dengan G dibandingkan dengan nilai ukuran butir yang ada pada table ASTM, untuk mendapatkan nilai ukuran butiran dapat dilihat sebagai berikut : ASTM Avg.Grainz Size, Grain//𝑚𝑚2 . Grain//𝑚𝑚3 . No. mm -1 3.9 6.1 0,51 0 7.8 17,3 0,36 1 15.5 49,0 0,25 2 31.0 138 0,18 3 62.0 391 0,125 4 124 1105 0,09 5 248 3126 0,065 6 496 8842 0,045 7 992 25010 0,032 8 1980 70700 0,022 9 3970 200000 0,016 10 7940 566000 0,011 3. Apa pengaruh bidang batas butiran terhadap kekuatan logam? Jawab : Pengaruh bidang batas butiran dapat dilihat sesuai dengan hubungan HallPetch.Pada hubungan ini antara sifat mekanik dan ukuran butiran diberikan oleh persamaan sebagai berikut : σ0 = σ𝑖 + 𝑘𝑑 −1/2 Dengan σ0 kekuatan luluh, d adalah ukuran butiran dan σ𝑖 dan k masing-masing adalah konstanta yang bergantung pada bahan. Pada persamaan Hall-Petch dapat disimpulkan bahwa ukuran butir yang lebih halus berarti bidang batas butiran lebih banyak atau luas bidang batas butiran persatuan volume yang lebih tinggi. Sehingga deformasi pada suatu logam terjadi karena gerakan dislokasi dengan batas bidang butiran yang bertindak sebagai penghambat gerakan dislokasi. Sehingga oleh karena itu,adanya bidang atau batas butiran yang lebih banyak akan menjadi butiran yang lebih halus dan dapat meningkatkan ketahanan terhadap deformasi dan dapat meningkatkan kekuatan. 4. Apakah bidang batas butiran yang diinginkan untuk aplikasi bahan struktur pada suhu tinggi. Berikan alasan untuk jawaban Anda tersebut!



5.



6.



7.



8.



9.



Jawab : Pada bidang batas butiran ini, akan memberikan penjelasan bahwa semakin tinggi suhu, semakin rendah jumlah batas butir karena pengkasaran sub-butir dan semakin jelas batas butir. Semakin tinggi laju regangan deformasi selama pengujian tarik, semakin tinggi penyebaran orientasi butir dan semakin besar misorientasi subbutir, tetapi semakin kecil ukuran butir karena tingkat kristalisasi yang lebih rendah. Apa yang dimaksud dengan bahan amorf? Jawab : Bahan amorf adalah suatu bahan yang berbentuk padatan yang susunan atom atau partikelnya tersusun secara acak atau tidak tertaur contohnya kaca, karet dan plastic. Bagaimana sistem logam dapat dibuat menjadi bahan amorf? Jawab : Sistem logam dapat dibuat menjadi bahan amorf dapat dilakukan dengan mengurangi kemungkinan padatan. Kemungkinan padatan dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu sebagai berikut : a. Pertama, dilakukan dengan memungkinkan lebih sedikit waktu untuk kristalisasi selama proses pemadatan. b. Kedua pemrosesan pemadatan cepat yang disebut dengan (Rapid Solidification Proceasing-RSP). c. Ketiga yaitu dengan cara meningkatkan kekacauan pembentukan kristal tertentu, yaitu dengan cara meningkatkan jumlah komponen (elemen paduan) penyusun kritstal. Mengapa gelas metalik curah (BMG) umumnya terdiri dari multikomponen? Jawab : Karena pada gelas metalik curah (BMG) yang terdiri dari multikomponen yang memiliki lembah eutektik yang dalam, sehingga dapat mengizinkan akses keadaan cair yang sangat dingin, dan dapat menghasilkan pembentukan BMG, yang memiliki konfigurasi yang tidak teratur pada jarak jauh dan teratur pada jarak menengah 1,7-2,0 nm. Selain itu juga dapat digunakan untuk mengurangi kemungkinan terjadinya proses kristalisasi. Apa itu material berstruktur nano? Apa yang memberikan keunikan dari sifat bahanbahan tersebut? Jawab : Material berstruktur nano yaitu sebuah material yang memiliki sifat struktur berdimensi sangat kecil yaitu sekitar 1-100nm. Satu nanometer sama dengan satu permilyar kalinya 1 meter (1nm=10−9 𝑚). Bahan dari struktur nano memiliki satu komponen mikrostruktur, misalnya butiran, partikel atau dispersoid dengan berukuran nanometer. Keunikan dari sifat bahan nano yaitu pada partikel nano memiliki luas permukaan/ satuan volume yang sangat tinggi yang menimbulkan sifat fisik dan kimia yang unik. Pada material berbutir nano, lebar batas butiran sebanding dengan ukuran butiran. Sebagai contoh platina, yang pada skala makro dikenal sebagai material inert yang dapat berubah menjadi material katalik pada skala nano. Material stabil seperti aluminium dapat berubah menjadi bahan mudah terbakar (combustible). Sifat opak dari tembaga berubah menjadi transparan. Logam emas yang berfasa padat pada suhu ruang berubah menjadi cair. Isolator yang berubah menjadi konduktor pada silicon. Klasifikasi material bersturkturnano? Jawab : Penurunan dimensi spasial, atau kurungan partikel atau partikel kuasi dalam arah kristalografi tertentu di dalam struktur umumnya menyebabkan perubahan sifat fisik sistem ke arah tersebut. Oleh karena itu klasifikasi lain dari bahan dan sistem



berstruktur nano pada dasarnya bergantung pada jumlah dimensi yang berada dalam kisaran nanometer: (a) sistem 3D terbatas dalam tiga dimensi, misalnya struktur yang biasanya tersusun dari kristal-kristal yang dikalikan equiaxed; (B) sistem 2D terbatas dalam dua dimensi, misalnya struktur filamen dimana panjangnya jauh lebih besar daripada dimensi penampang melintang; (C) sistem 1D yang dibatasi dalam satu dimensi, misalnya berlapis atau struktur laminasi; (D) struktur berdimensi 0D-nol, misalnya Nanopori dan nanopartikel.



Gambar Skema Klasifikasi Nanomaterial Nanopartikel merupakan material yang dikarakterisasi oleh ukuran butiran ultra halus (< 50 nm) atau dengan dimensi hingga 50 nm. Nanopartikel dapat dihasilkan melalui berbagai modulasi dimensi seperti yang didefinisikan oleh Richard W. Siegel yaitu zero (atomic clusters, filamens, atau cluster assemblies), dimensi satu (multilayer), dimensi dua (ultra-graind overlayer), dan dimensi tiga (material nanophase yang tersusun dari butiran dengan ukuran nano) seperti yang ditunjukkan oleh gambar dibawah ini :



Gambar Klasifikasi nanomaterial menurut Siegel Nanopartikel terdiri dari kristalin berukuran nanometer atau grain (butiran) dan interface dapat dikelompokkan sesuai dengan komposisi kimia dan bentuknya seperti yang telah dipaparkan di atas. Sesuai dengan bentuk kristalin atau butirannya nanopartikel dapat diklasifikasikan menjadi empat yaitu : 1. Cluster atau powder (MD=0). 2. Multilayer (MD=1) 3. Ultrafine grained (buried layer dengan masing-masing layer atau diamternya