Makalah KELOMPOK 1 Isi

BAB 1 PENDAHULUAN 1. LATAR BELAKANG

Kalau kita berbicara tentang keramik, maka yang terbayang adalah alat-alat rumah tangga, bahan bangunan, atau guci keramik Cina, padahal perkembangan keramik sudah lebih maju. Asal kata keramik berasal dari bahasa Yunani “keramos” yang berarti periuk atau belanga yang terbuat dari tanah liat yang dibakar. Secara sederhana keramik adalah suatu benda atau barang yang terbuat dari tanah liat li at atau lempung yang diproses sedemikian rupa kemudian dibakar. Hal ini menunjukkan bahwa keramik itu hanya dapat dibuat dari tanah liat atau lempung, padahal saat ini telah dilakukan penelitian untuk membuat keramik dari bahan baku lainnya dengan teknik pembuatan yang sesuai dengan perkembangan teknologi. Maka dibuatlah pengertian dari keramik yang terbaru yaitu bahan padat nonorganik yang merupakan campuran metal dan non metal yang terikat secara ionik dan kovalen. Beberapa zat padat memiliki susunan atom atau molekul yang sangat teratur dan periodik, Sebagian besar zat padat berbentuk kristalin dengan atom-atom,ion-ion, atau molekul-molekul pembangunannya pembangunannya tersusun menjadi pola tiga t iga dimensial yang teratur dan terulang. seperti yang kita ketahui bahwa padatan dikelompokkan menjadi dua golongan yaitu, padatan kristalin yang partikel penyusunnya tersusun teratur, dan padatan amorf yang partikel penyusunnya tidak memiliki keteraturan yang sempurna. Padatan Kristal terbagi menjadi dua yaitu Kristal Tunggal dan polikristal. Kristal tunggal merupakan suatu padatan kristal yang mempunyai kisi kristal yang susunannya teratur secara kontinyu dan kisi-kisi kristal yang membentuk bingkai bingkai tersebut tidak rusak atau tetap strukturnya. Sedangkan Sedangkan polikristal adalah material material yang tersusun oleh banyak banyak kristal kecil atau butiran. Berdasarkan prinsipnya keramik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu keramik tradisional dan keramik modern. Dimana telah diketahui bahwab sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh. Misalnya pada keramik jenis tradisional seperti seperti barang pecah pecah belah, gelas, gelas, kendi, gerabah gerabah dan sebagainya. sebagainya. Walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis keramik hasil sintering dan campuran sintering antara keramik dengan logam.

Konsep Dasar dalam Fisika Keramik

Page 1

Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan dibandingkan dengan elemennya Al2O3 adalah senyawa yang terdiri dari elemen aluminium dan oksigen. Karena senyawa mempunyai koordinasi atom yang lebih komplek dari masingmasing komponen, daya tahan terhadap slip umumnya lebih baik, sehingga pada umunya keramik lebih keras dan selalu kurang ulet dibandingkan dibandingkan dengan bahan logam atau polimer. Karakteristik dielektrik, semikonduktip dan magnetik dari beberapa jenis keramik tertentu sangat penting artinya untuk ilmuwan dan teknisi yang merancang atau menggunakan menggunakan alat peralatan untuk rangkaian elektronik.

2. RUMUSAN MASALAH 1. Definisi Keramik

1.1 Apa pengertian keramik secara umum? 1.2 Bagaimana definisi kereamik menurut Kingery? 1.3 Bagaimana definisi keramik secara tradisionl? 1.4 Bagaimana definisi keramik secara modern? 2. Padatan Kristal dan Amorf

2.1 Bagaimana susunan atom padatan kristal? 2.2 Bagaimana susunan atom padatan amorf? 3. Mikrostruktur Keramik

3.1 Apakah yang dimaksud dengan unit sel? 3.2 Apakah yang dimaksud dengan sistem kristal? 3.3 Bagaimana mikrostruktur dari keramik? 4. Keramik Tradisional dan Keramik Modern

4.1 Apa perbedaan keramik tradisional dengan keramik modern dilihat dari bahan, pembuatan dan alat yang digunakan ? 5. Karakteristik Umum Keramik

5.1 Bagaimana sifat mekanik bahan keramik ? 5.2 Bagaimana sifat termal bahan keramik ? 5.3 Bagaimana sifat elektrik bahan keramik ? 5.4 Bagaimana sifat kimia bahan keramik ?


Page 2

6. Aplikasi Keramik

6.1 Apa aplikasi keramik konvensional? 6.2 Apa aplikasi keramik tradisional?

3. TUJUAN

1. Mengetahui pengertian keramik secara umum 2. Mengetahui definisi kereamik menurut Kingery 3. Mengetahui definisi keramik secara trsdisional 4. Mengetahui definisi keramik secara modern 5. Mengetahui susunan atom padatan kristal 6. Mengetahui susunan atom padatan amorf 7. Mengetahui definisi unit sel 8. Mengetahui definisi sistem kristal 9. Mengetahui mikrostruktur dari keramik 10. Memahami perbedaan keramik tradisional dengan keramik modern dil ahat dari bahan, pembuatan dan alat yang digunakan 11. Mengetahui sifat mekanik bahan keramik 12. Mengetahui sifat termal bahan keramik 13. Mengetahui sifat elektrik bahan keramik 14. Mengetahui sifat kimia bahan keramik 15. Mengetahui aplikasi keramik konvensional 16. Mengetahui aplikasi keramik tradisional


Page 3

BAB II PEMBAHASAN

1. Definisi Keramik 1.1 Definisi Keramik Secara Umum

Keramik dapat didefinisikan sebagai senyawa padat yang dibentuk oleh proses pemanasan, dan kadang-kadang panas dan tekanan, yang terdiri dari setidaknya dua elemen asalkan salah satu dari elemennya adalah bahan non-logam.

1.2 Definisi keramik menurut Kingery

Definisi agak sederhana diberikan oleh Kingery yang didefinisikan keramik sebagai, "seni dan ilmu membuat dan menggunakan artikel padat, yang memiliki, sebagai komponen penting mereka, dan sebagian besar terdiri dari. bahan non logam anorganik ". Dengan kata lain, apa yang tidak logam,semikonduktor atau polimer adalah keramik.

1.3 Definisi keramik secara konvensional

Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. 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, porselin, dan sebagainya.

1.4 Definisi keramik secara modern

Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat (Yusuf, 1998:2). Umumnya keramik adalah senyawa antara logam dan non logam. Untuk mendapatkan sifat-sifat keramik biasanya diperoleh dengan pemanasan pada suhu tinggi. Senyawa paduan tersebut memiliki ikatan ionik dan atau ikatan kovalen. Pada umumnya ikatan atom pada material keramik didominasi oleh ikatan ionik. Atom logam dalam keramik akan menjadi kation (bermuatan positif) dan atom non-logam menjadi anion (bermuatan negatif) .


Page 4

2. Padatan Kristal dan Amorf Beberapa zat padat memiliki susunan atom / molekul yang sangat teratur dan periodik, Sebagian besar zat padat berbentuk kristalin dengan atom-atom,ion-ion, atau molekul-molekul pembangunannya tersusun menjadi pola tiga dimensial yang teratur dan terulang. seperti yang kita ketahui bahwa padatan dikelompokkan menjadi dua golongan yaitu, padatan kristalin yang partikel penyusunnya tersusun teratur, dan padatan amorf yang partikel penyusunnya tidak memiliki keteraturan yang sempurna. Studi bahan kristalin mempunyai sejarah yang jauh lebih panjang karena kristal lebih mudah dipelajari daripada bahan amorf. Terdapat berbagai cara untuk mengklasifikasikan padatan, yang meliputi berbagai bahan. Namun, klasifikasi yang paling sederhana adalah membaginya menjadi dua golongan: padatan kristalin yang partikelnya tersusun teratur dan padatan amorf yang keteraturannya kecil atau tidak ada sama sekali. 2.1 Susunan Bahan Kristalin

Dalam beberapa bahan kristalin, partikel penyusunnya tersusun sehingga keteraturannya kadang nampak dengan mata telanjang. Kristal yang umum kita lihat adalah natrium khlorida, tembaga sulfat hidrat, dan kuarsa. Lokasi partikel penyusun padatan kristalin (ion, atom atau molekul) biasanya dinyatakan dengan kisi, dan lokasi setiap partikel disebut titik kisi.

Gambar 8.1 Definisi sel satuan.


Page 5

Sel satuan digambarkan dengan garis tebal. Jarak antar dua titik sepanjang ketiga sumbu didefiniskan sebagai a, b dan c. Sudut yang dibuat antar dua sumbu didefinisikan sebagai α, β dan γ.

2.2 Susunan Padatan amorf

Susunan partikel dalam padatan amorf sebagian teratur dan sedikit agak mirip dengan padatan kristalin. Namun, keteraturan ini, terbatas dan tidak muncul di keseluruhan padatan. Banyak padatan amorf di sekitar kita-gelas, karet dan polietena memiliki keteraturan sebagian. Fitur padatan amorf dapat dianggap intermediate antara padatan dan cairan. Baru-baru ini perhatian telah difokuskan pada bahan buatan seperti fiber optik dan silikon amorf.

Gambar 8.3 Padatan kristalin dan amorf Terdapat perbedaan besar dalam keteraturan partikel penyusunnya. Beberapa ilmuwan bertahan dengan pendapat bahwa padatan amorf dapat dianggap wujud keempat materi.


Page 6

Tabel 8.1 Beberapa contoh padatan amorf fungsional Amorf

Penggunaan material

Gelas kuarsa

Serat optik

Gelas khalkogenida

Membran selenium untuk mesin fotokopi

Silikon amorf

Sel surya

Logam besi/kobal amorf

(bahan magnetik)

Polimer

polistirene

Karbon amorf

karbon hitam (adsorben)

Silika gel

gel (adsorben)

3. Mikrostruktur Keramik 3.1 Unit Sel

Suatu struktur kristal dibangun oleh sel unit, sekumpulan atom yang tersusun secara khusus, yang secara periodik berulang dalam tiga dimensi dalam suatu kisi. Spasi antar sel unit dalam segala arah disebut parameter kisi. Parameter kisi adalah jarak yang selalu terulang dalam pola jangkau kristal yang menentukan sel satuan dalam kristal. Kisi kristal memiliki sifat geometri yang sama seperti kristal. Kisi yang memiliki titik-titik kisi yang ekuivalen disebut kisiBravais sehingga titik-titik kisi tersebut dalam kristal akan ditempati oleh atom-atom yang sejenis. Titik-titik kisi Bravais dapat ditempati oleh atom atau sekumpulan atom yang disebut basis. Kisi merupakan sekumpulan titik-titik yang tersusun secara periodik dalam ruang sedangkan basis merupakan atom atau sekumpulan atom. Sehingga apabila atom atau sekumpulan atom tersebut menempati titik-titik kisi maka akan membentuk suatu struktur kristal.

3.2 Sistem Kristal

Hingga saat ini baru terdapat 7 macam sistem kristal. Dasar penggolongan sistem kristal tersebut ada tiga hal, yaitu: jumlah sumbu kristal, letak sumbu kristal


Page 7

yang satu dengan yang lain parameter yang digunakan untuk masing-masing sumbu kristal. Adapun ke tujuh sistem kristal tersebut adalah a. Sistem kristal kubus

Sistem kristal kubus memiliki panjang rusuk yang sama ( a = b = c) serta memiliki sudut (α = β = γ) sebesar 90°. Sistem kristal kubus ini dapat dibagi ke dalam 3 bentuk yaitu kubus sederhana ( simple cubic / SC), kubus berpusat badan (body-centered cubic / BCC) dan kubus berpusat muka ( Face-centered Cubic / FCC).

Berikut bentuk dari ketiga jenis kubus tersebut: 

Kubus sederhana, Pada bentuk kubus sederhana, masing-masing terdapat satu atom pada semua

sudut (pojok) kubus. 

Pada kubus BCC. Masing-masing terdapat satu atom pada semua pojok kubus, dan terdapat satu

atom pada pusat kubus (yang ditunjukkan dengan atom warna biru). 

Pada kubus FCC. Selain terdapat masing-masing satu atom pada semua pojok kubus, juga

terdapat atom pada diagonal dari masing-masing sisi kubus ( yang ditunjukkan dengan atom warna merah).

b. Sistem Kristal tetragonal

Pada sistem kristal tetragonal, dua rusuknya yang memiliki panjang sama ( a = b ≠ c) dan semua sudut (α = β = γ) sebesar 90°. Pada sistem kristal tetragonal ini hanya memiliki dua bentuk yaitu sederhana dan berpusat badan. Pada bentuk tetragonal sederhana, mirip dengan kubus sederhana, dimana masing-masing terdapat satu atom pada semua sudut (pojok) tetragonalnya. Sedangkan pada tetragonal Konsep Dasar dalam Fisika Keramik

Page 8

berpusat badan, mirip pula dengan kubus berpusat badan, yaitu memiliki 1 atom pada pusat tetragonal (ditunjukkan pada atom warna biru), dan atom lainnya berada pada pojok (sudut) tetragonal tersebut.

c. Sistem kristal Ortorombik

Sistem kristal ortorombik terdiri atas 4 bentuk, yaitu : ortorombik sederhana, body center (berpusat badan) (yang ditunjukkan atom dengan warna merah), berpusat muka (yang ditunjukkan atom dengan warna biru), dan berpusat muka pada dua sisi ortorombik (yang ditunjukkan atom dengan warna hijau). Panjang rusuk dari sistem kristal ortorombik ini berbeda-beda (a ≠ b≠ c), dan memiliki sudut yang sama (α = β = γ) yaitu sebesar 90°.


Page 9

d. Sistem kristal monoklin

Sistem kristal monoklin terdiri atas 2 bentuk, yaitu : monoklin sederhana dan berpusat muka pada dua sisi monoklin (yang ditunjukkan atom dengan warna hijau). Sistem kristal monoklin ini memiliki panjang rusuk yang berbeda-beda (a ≠ b≠ c), serta sudut α = γ = 90° dan β ≠ 90°.

e. Sistem kristal triklin

Pada sistem kristal triklin, hanya terdapat satu orientasi. Sistem kristal ini memiliki panjang rusuk yang berbeda (a ≠ b ≠ c), serta memiliki besar sudut yang berbeda-beda pula yaitu α ≠ β ≠ γ ≠ 90°.

f.

Sistem kristal rombohedral atau trigonal

Pada sistem kristal ini, panjang rusuk memiliki ukuran yang sama ( a = b ≠ c). sedangkan sudut-sudutnya adalah α = β = 90°dan γ =120°.


Page 10

g. Sistem kristal heksagonal

Pada system kristal ini, sesuai dengan namanya heksagonal (heksa = enam), maka system ini memiliki 6 sisi yang sama. System kristal ini memiliki dua nilai sudut yaitu 90° dan 120° ( α = β = 90°dan γ =120°) , sedangkan pajang rusukrusuknya adalah a = b ≠ c. semua atom berada pada sudut-sudut (pojok) heksagonal dan terdapat masing-masing atom berpusat muka pada dua sisi heksagonal (yang ditunjukkan atom dengan warna hijau).

3.3 Mikrostruktur Keramik

Padatan Kristal terbagi menjadi dua yaitu : a. Kristal Tunggal Kristal tunggal juga disebut sebagai monokristalin, yaitu suatu padatan kristal yang mempunyai kisi kristal yang susunannya teratur secara kontinyu dan kisi-kisi kristal yang membentuk bingkai tersebut tidak rusak atau tetap strukturnya . kristal tunggal adalah suatu padatan yang atom-atom dalam molekul-molekulnya diatur dalam keterulangan dimana sebagian padatan kristal tersusun dari jutaan kristal tunggal yang disebut grain. Kristal tunggal tidak mempunyai batas butir, sehingga


Page 11

kesempatan atom lain untuk memasuki ikatan yang ada pada Kristal tunggal lebih kecil. b. Polikristal Polikristal adalah material yang tersusun oleh banyak kristal kecil atau butiran.. Polikristal memiliki keteraturan dengan batas butir. Batas butir adalah daerah perbatasan antara barisan butir satu dengan barisan butir l ainnya yang merupakan daerah yang tidak stabil, sehingga mempunyai ikatan yang lemah dan mempermudah atom lain untuk mengisinya. Secara tipycal, ukuran butiran keramik tersusun antara 1-50 μm dan hanya dapat dilihat dibawah mikroskop. Mikrostruktur merupakan persebaran celah-celah antara butir satu dengan butir yang lain .

Gambar 1 (a) Skema dari sample polikristalin. Sebuah polikristal terdiri dari butiran yang dipisahkan satu sama lain oleh daerah yang disebut sebagai batas butir. (b) mikrostruktur yang terlihat melalui mikroskop optik.

4. Keramik Tradisional Vs Keramik advanced(Modern) 4.1 Perbedaan keramik tradisional dengan keramik modern dilahat dari bahan, pembuatan dan alat yang digunakan

Berdasarkan prinsipnya keramik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu : a.

Keramik Tradisional


Page 12

Adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam seperti kuarsa, kaolin, tanah liat dan lain sebagainya dimana teknik pembuatannya sangat sederhana dengan menggunakan peralatan yang tradisional. Yang termasuk keramiki tradisional adalah barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory). Contoh Bahan keramik tradisional : Kaolin



Kaolin merupakan massa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah, dan umumnya berwarna putih atau agak keputihan. Kaolin mempunyai komposisi hidrous alumunium silikat (2H 2O.Al2O3.2SiO2), dengan disertai mineral penyerta. Proses pembentukan kaolin (kaolinisasi) dapat terjadi melalui proses pelapukan dan proses hidrotermal alterasi pada batuan beku felspartik. Endapan kaolin ada dua macam, yaitu: endapan residual dan sedimentasi. Mineral yang termasuk dalam kelompok kaolin adalah kaolinit, nakrit, dikrit, dan halloysit (Al2(OH)4SiO5.2H2O), yang mempunyai kandungan air lebih besar dan umumnya membentuk endapan tersendiri. Sifat-sifat mineral kaolin antara lain, yaitu: kekerasan 2 – 2,5, berat jenis 2,6 – 2,63, plastis, mempunyai daya hantar panas dan listrik yang rendah, serta pH bervariasi. Tanah liat



Lempung atau tanah liat adalah bahan baku keramik, yang mempunyai sifat plastis dan mudah dibentuk dalam keadaan basah (lembab). Pada umumnya tanah liat memiliki karakter yang tidak menentu dan tidak memperlihatkan sesuatu yang alami seperti yang dimiliki batu dan kayu. Karena sifat-sifat yang penurut itu dan tidak banyak memberikan resistensi apapun sehingga lempung dapat dipergunakan untuk keperluan yang luas dan tidak

terbatas sesuai dengan kebutuhan, misalnya untuk bahan bangunan, tembok pembatas pekarangan, perabotan rumah tangga, benda-benda teknis, benda hias, benda ekspresi dan lainnya.


Page 13

Tembikar, lempung, semen, refraktori dan berbagai hasil berkaitan dengan silikat merupakan bahan keramik tradisional. Keramik tradisional yang dibuat dari tanah liat misalnya porselen, bata ubin, gelas, dan lain-lain.

b.

Keramik Modern

Adalah keramik yang dibuat dari bahan tertentu selain tanah liat atau lempung yang teknik pengerjaannya sesuai dengan kemajuan teknologi dengan menggunakan peralatan yang modern. Bahan baku keramik modern (advance ceramic) berupa serbuk yang telah mengalami proses sedemikian rupa sehingga mudah untuk diproses lanjut (ditekan, disintering dan dipoles). Keramik modern mempunyai sifat-sifat fisik, mekanik, kimia dan listrik yang baik sehingga tahan terhadap temperatur tinggi. Keramik modern dapat digunakan sebagai elemen pemanas, komponen turbin dan pada bidang medis. Contoh bahan keramik modern : 

Ferrit Merupakan bahan magnet keramik, yang didasarkan pada magnet alam Fe 3O4 atau

oksida ganda FeO.Fe 2O3. kemagnetan bahan diakibatkan oleh adanya spin electron dalam hal ini bias searah atau berlawanan arah terhadap medan magnet luar yang diberikan. Ferrit lunak mempunyai loop hysteresis minimum dan respon linier terhadap medan magnet luar. Bahan ini digunakan sebagai inti transformator frekuensi tinggi (>100Khz). Ferrit lain yang mengandung mangan dan magnesium, menghasilkan loop hysteresis persegi yang digunakan untuk menyimpan memori computer dan rangkaian logika yang lain.


Page 14



Alumina Banyak dikembangkan untuk memperoleh bahan murni serta meningkatkan teknik

pemprosesan untuk mendapatkan struktur butiran yang halus, benas porositas. Alumina kebanyakan berstruktur lristalin, salah satunya Al 2O3 yang disebut corundum dan dalam bentuk krstal tunggal adalah saphir.

5. Karakteristik Umum Keramik Secara umum keramik merupakan paduan antara logam dan nonlogam, senyawa paduan tersebut memiliki ikatan ionik dan ikatan kovalen. Sif at yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh. Misalnya pada keramik jenis tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya. Walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis keramik hasil sintering dan campuran sintering antara keramik dengan logam. Secara umum karakteristik keramik dapat dilihat dari sifat-sifat bahan keramik tersebut, diantaranya sebagai berikut :

5.1 Menjelaskan Sifat Mekanik Bahan Keramik

Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sif at-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik. Aplikasi struktural keramik maju termasuk komponen untuk mesin mobil dan struktur pesawat. Misalnya, TiC mempunyai kekerasan 4 kali kekerasan baja. Jadi, kawat baja dalam struktur pesawat dapat diganti dengan kawat TiC yang mampu menahan beban yang sama hanya dengan diameter separuhnya dan 31 persen berat. Semen dan tanah liat adalah contoh yang lain, keduanya dapat dibentuk ketika basah namun ketika kering akan menghasilkan objek yang lebih keras dan lebih kuat. Material yang sangat kuat seperti alumina ( Al2O3) dan silikon karbida (SiC ) digunakan sebagai abrasif untuk grinding dan polishing. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Ini merupakan masalah khusus bila bahan ini digunakan untuk aplikasi struktural. Dalam logam, elektron-elektron yang terdelokalisasi memungkinkan atom-atomnya berubah-ubah tetangganya tanpa semua ikatan dalam strukturnya putus. Hal inilah yang memungkinkan logam terdeformasi di bawah pengaruh Konsep Dasar dalam Fisika Keramik

Page 15

tekanan. Tapi, dalam keramik, karena kombinasi ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser. Keramiknya dengan mudah putus bila gaya yang terlalu besar diterapkan. Faktor rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat. Dalam padatan kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular) dan sepanjang bidang cleavage (keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putus yang 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 mulus penampakannya. 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. Sifat Hantaran Listrik.

5.2

Menjelaskan Sifat Termal Bahan Keramik

Beberapa sifat penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut. Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadi getarangetaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan karena ikatannya kuat maka getaran yang besar tidak akan menimbulkan gangguan yang terlalu banyak pada kisi kristalnya. Hantaran panas dalam padatan melibatkan transfer energi antar atom-atom yang bervibrasi. Vibrasi atom akan mempengaruhi gerakan atom-atom lain di tetangganya dan hasilnya adalah gelombang yang bergerak dengan kecepatan cahaya yakni fonon. Fonon bergerak dalam bahan sampai terhambur baik oleh interaksi fonon-fonon maupun cacat kristal. Keramik amorf yang mengandung banyak cacat kristal menyebabkan fonon selalu terhambur sehingga keramik merupakan konduktor panas yang buruk. Mekanisme hantaran panas oleh elektron, yang dominan pada logam, tidak dominan di keramik karena elektron di keramik sebagian besar terlokalisasi. Contoh paling baik penggunaan keramik untuk insulasi panas adalah pada pesawat ruang angkasa. Hampir semua permukaan pesawat tersebut dibungkus keramik yang terbuat dari serat silika amorf. Titik leleh aluminium adalah 660 oC. Ubin menjaga suhu tabung Konsep Dasar dalam Fisika Keramik

Page 16

pesawat yang terbuat dari Al pada atau dibawah 175 oC, walaupun eksterior pesawat mencapau 1400 oC.

5.3 Menjelaskan Sifat Elektrik Bahan Keramik

Bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat baik sebagai isolator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3) dapat dipolarisasi dan digunakan sebagai kapasitor. Keramik lain menghantarkan elektron bila energi ambangnya dicapai, dan oleh karena itu disebut semikonduktor. Tahun 1986, keramik jenis baru, yakni superkonduktor temperatur kritis tinggi ditemukan. Bahan jenis ini di bawah suhu kritisnya memiliki hambatan = 0. Akhirnya, keramik yang disebut sebagai piezoelektrik dapat menghasilkan respons listrik akibat tekanan mekanik atau sebaliknya. Sering pula digunakan bahan yang disebut dielektrik. Bahan ini adalah isolator yang dapat dipolarisasi pada tingkat molekular. Material semacam ini digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Kekuatan dielektrik bahan adalah kemampuan bahan tersebut untuk m enyimpan elektron pada tegangan tinggi. Bila kapasitor dalam keadaan bermuatan penuh, hampir tidak ada arus yang lewat. Namun dengan tegangan tinggi dapat mengeksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Bila hal ini terjadi arus mengalir dalam kapasitor, dan mungkin disertai dengan kerusakan material karena meleleh, terbakar atau menguap. Medan listrik yang diperlukan untuk menghasilkan kerusakan itu disebut kekuatan dielektrik. Beberapa keramik mempunyai kekuatan dielektrik yang sangat besar.Porselain misalnya sampai 160 kV/cm. Sebagian besar hantaran listrik dalam padatan dilakukan oleh elektron. Di l ogam, elektron penghantar dihamburkan oleh vibrasi termal meningkat dengan kenaikan suhu, maka hambatan logam meningkat pula dengan kenaikan suhu. 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 akan mempromosikan 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. Dal am bahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan menginduksi polarisasi dan Konsep Dasar dalam Fisika Keramik

Page 17

akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut mengubah tekanan mekanis 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 banyak aplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar. Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar. Kemampuan penghantaran ion didasarkan kemampuan keramik tertentu untuk memungkinkan anion oksigen bergerak, sementara pada waktu yang sama tetap berupa isolator. Zirkonia, ZrO2, yang distabilkan dengan kalsia ( CaO), adalah contoh padatan ionik.

5.4

Menjelaskan Sifat Kimia Bahan Keramik

Salah satu sifat khas dari keramik adalah kestabilan kimia. Sifat kimia dari permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif. Karbon aktif, silika gel, zeolit, dsb, mempunyai luas permukaan besar dan dipakai sebagai bahan pengabsorb. Kalau oksida logam dipanaskan pada kira-kira 5000C, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Aluminaγ , zeolit, lempung asam atau S2O2 – TiO2 demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis, yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.

6. Aplikasi Keramik Keramik sangat inert (tidak reaktif), tidak menyerap atau dilarutkan oleh cairan pelarut, serta tahan panas. Hal-hal ini menyebabkan keramik sangat sesuai untuk digunakan sebagai pelapis alat masak yang dalam penggunannya tak bisa lepas dari pemanasan, bahan-bahan kimia seperti asam atau cuka, serta benturan/goresan spatula masak atau pisau. Keramik mempunyai berbagai penggunaan, dapat di gunakan sebagai barangan harian perumahan maupun dalam industri. Beberapa jenis keramik di gunakan dalam kelistrikan oleh sebab keramik mempunyai sifat rintangan listrik yang tinggi. Kekuatan listrik dan sifat magnet yang tinggi sesuai di gunakan sebagai magnet dalam alat pembesar suara (loud speaker). Oleh karena keramik dapat mengekalkan kekuatan dan ketegarannya pada temperatur yang tinggi, keramik banyak di gunakan pada keadaan temperatur tinggi dan sifat ketahanan aus yang tinggi sangat sesuai di gunakan sebagai pelapis silinder.


Page 18

Keramik di gunakan juga di dalam mesin diesel sebagai komponen-komponen pemutar (rotor) dan juga pada turbin. Di samping itu keramik mempunyai sifat-sifat yang menarik seperti kerapatan (density) yang rendah dan modulus elastisitas yang tinggi. Dengan itu berat mesin dapat di kurangkan sehingga performance mesin bisa meningkat. Keramik juga dapat di gunakan sebagai alat pemotong logam-logam keras pada kecepatan potong yang tinggi. Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk : a. kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah. b. Tahan korosi. c. Sifat listriknya dapat insulator,semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor. d. Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik. e. Keras dan kuat, namun rapuh. Bahan-bahan keramik dapat digunakan membuat berbagai komponen/produk seperti dibawah ini : 6.1

Keramik Konvensional

Penggunaan : batu bata, pot bunga, lantai, dinding, peralatan meja makan (seperti piring, teko, mangkuk), peralatan kamar mandi, perhiasan rumah.

6.2

Keramik Modern

Penggunaan : Abrasif, Komponen mesin, Turbin gas, Nozel roket, Rotor, recrystallized glasses for instrument (bagian-bagian mekanik dalam kapal terbang). Bahan keramik kemungkinan merupakan timbunan bahan yang terbesar di gunakan oleh manusia. Di sekeliling kita jika kita perhatikan penggunaan harian banyak memakai bahan keramik. Seperti rumah, gedung-gedung, peralatan meja makan, perhiasan rumah dl l.


Page 19

BAB III PENUTUP KESIMPULAN

Secara umum keramik merupakan padat nonorganik yang merupakan campuran metal dan non metal yang terikat secara ionik dan kovalen. Dimana Struktur kristal keramik dapat dalam bentuk kristal tunggal atau struktur polikristal yang mempunyai banyak bijian. Ukuran butiran sangat mempengaruhi sifat-sifat keramik. Butiran yang berukuran kecil lebih kuat dan liat, yang dinamai keramik halus. Terdapat berbagai cara untuk mengklasifikasikan padatan, yang meliputi berbagai bahan. Namun, klasifikasi yang paling sederhana adalah membaginya menjadi dua golongan: padatan kristalin yang partikelnya tersusun teratur dan padatan amorf yang keteraturannya kecil atau tidak ada sama sekali. Berdasarkan prinsipnya keramik dapat dibedakan menjadi dua yaitu keramik tradisioal dan keramik modern. Keramik tradisional adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam seperti kuarsa, kaolin, tanah liat dan lain sebagainya dimana teknik pembuatannya sangat sederhana dengan menggunakan peralatan yang tradisional. Sedangkan keramik modern adalah keramik yang dibuat dari bahan tertentu selain tanah liat atau lempung yang teknik pengerjaannya sesuai dengan kemajuan teknologi dengan menggunakan peralatan yang modern. Sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh. Walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis keramik hasil sintering dan campuran sintering antara keramik dengan logam. Secara umum karakteristik keramik dapat dilihat dari sifat-sifat bahan keramik yaitu sifat mekanik, sifat termal, sifat elektrik dan sifat kimia. Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk ; kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah, tahan korosi, sifat listriknya dapat insulator,semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor, sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik, keras dan kuat namun rapuh. Bahan-bahan keramik dapat digunakan membuat berbagai komponen/produk seperti dibawah ini untuk Keramik Konvensional, penggunaan : batu bata, pot bunga, lantai, Konsep Dasar dalam Fisika Keramik

Page 20

dinding, peralatan meja makan (seperti piring, teko, mangkuk), peralatan kamar mandi, perhiasan rumah. Dan untuk Keramik Modern, penggunaan : Abrasif, Komponen mesin, Turbin gas, Nozel roket, Rotor, recrystallized glasses for instrument (bagian-bagian mekanik dalam kapal terbang).


Page 21

DAFTAR PUSTAKA

Barsoum,MW.2003.Fundamental of Ceramic. Institute of Physics Publishing

Bristol and Philadelphia: USA Hartatiek.2001.Fisika Keramik Bagian 1.UM:FMIPA William D.Callister,Jr.2010. Materials Science and Engineering an Introduction.John Wiley & Sons, Inc: USA Van Vlack Lawrence .2004, Elemen-elemen Ilmu Dan Rekayasa Material. Erlangga:Jakarta Van Vlack Lawrence H.1995. Ilmu Dan Teknologi Bahan, Erlangga: Jakarta http://ariffadholi.blogspot.com/2009/10/industri-keramik.html ( diakses 15 Januari 2013 ) http://www.scribd.com/doc/24973211/SIFAT-%E2%80%93-SIFAT-BAHAN KERAMIKILMU-BAHAN ( diakses 15 Januari 2013 ) http://www.scribd.com/doc/32927716/Bab-8-Keramik-Grafit-Dani-Prabowo-5315077640 ( diakses 15 Januari 2013 )


Page 22

Makalah KELOMPOK 1 Isi

Recommend Documents