PEMBUATAN KOMPOSIT METAL Al ALLOY NANO KERAMIK SiC DAN KARAKTERISASINYA

ABSTRAK                         

Metal Matriks Composite (MMC) memiliki keunggulan dalam kekuatan dan ketahanan terhadap aus (usang). Selain itu, dengan penguatan menggunakan bahan keramik SiC, maka akan memberikan peningkatan resistansi suhu tinggi dan kekuatan mekanik. Komposit Al/SiC, juga banyak diaplikasikan sebagai material dasar untuk komponen produk otomotif seperti : gear, piston dan komponen lainnya yang berhubungan dengan aplikasi material gesek. Pada penelitian ini MMC dibuat dari paduan logam Al alloy dan keramik nano size SiC melalui teknik metalurgi serbuk dengan bahan aditif berupa wetting agent aluminium nitrat dan etahanol p.a sebagai media pencampur. Variasi komposisi SiC dengan suhu sintering, dengan waktu tahan selama 1 jam, laju kenaikan suhu dikontrol pada nilai 10^oC/ menit serta dalam kondisi gas inert Argon (Ar). Persiapan benda uji dilakukan melalui tahapan, yaitu: pencampuran serbuk SiC dengan larutan Al(NO₃)₃. Tahap selanjutnya adalah proses pencampuran serbuk aluminium alloy dengan bahan penguat untuk membentuk komposit matrik logam yang dilakukan di dalam beaker glass dengan menggunakan  magnetic stirrer sebagai media pengaduk selama 30 menit. 

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Komposit  adalah suatu jenis material yang secara struktur terdiri dari dua atau lebih fasa penyusun, yaitu : pengisi dan matriks. Gabungan antara material Al alloy dengan keramik SiC, tergolong dalam jenis material komposit, yaitu Material Matrik Composite (MMC). Pada proses perekayasaan  material MMC, dapat digunakan logam aluminium alloy sebagai matrik dan keramik SiC sebagai bahan pengisi.

Logam Al sebagai monolitik, bila ditinjau dari sifat mekanik, seperti nilai kekerasan sangat rendah. Oleh karena itu logam Al sebagai material monolitik banyak kelemahan, terutama kekuatan mekanik, kekauan dan koefisien muainya. Kelebihan dari logam Al, antara lain memiliki bobot yang ringan, tahan terhadap korosi dan mudah dibentuk.

Salah satu cara untuk meningkatkan nilai kekerasan logam, maka perlu dilakukan penguatan pada logam tersebut, yaitu dengan cara ditambahkan dengan material yang keras, misalnya bahan keramik. Jenis keramik yang digunakan adalah SiC karena jenis keramik tersebut paling keras.

Senyawa SiC mudah berikatan dan tidak menyebabkan oksidasi pada logam Al. Sedangkan material keramik jenis oksida juga relatif kuat tetapi kelemahannya sulit berikatan dengan logam Al. Selain itu dengan adanya gugus oksigen (oksida) berpotensi terjadi oksidasi pada komposit logam Al. Komposit logam Al-SiC memiliki keunggulan dalam kekuatan dan ketahanan terhadap aus (usang). Selain itu dengan penguat bahan keramik maka akan memberikan peningkatan resistansi suhu tinggi dan thermal shock komposit Al-SiC, juga banyak diaplikasikan sebagai material dasar komponen produk otomotif.

Aplikasi material berbasis logam pada dunia industri cukup potensial di Indonesia, seiring dengan terus berkembangnya industri otomotif dan kebutuhan masyarakat akan kendaraan bermotor, komponen permesinan. Industri material komposit berbasis logam di Indonesia pada umumnya masih menggunakan material yang di import, seperti logam Aluminium. Indonesia memiliki potensi mineral bauksit yang cukup besar. Sedangkan keramik SiC memang tidak tersedia secara langsung di alam tetapi dapat dibuat dari proses pencampuran secara carbonthermal antara abu sekam atau pasir silica sebagai sumber Si dan sumber karbon dari arang batok kelapa, melalui sintering dan miling sehingga dapat dihasilkan nano partikel SiC.

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1    Apa yang dimaksud dengan Metal Matrik Composite (MMC)?

1.2.2    Bagaimana karakterisasi material komposit Al-SiC?

1.2.3  Apa kelebihan dan kekurangan dari Al-SiC sebagai lapisan komponen permesinan?

1.3 Tujuan

1.3.1    Untuk mengetahui pengertian Metal Matrik Composite.

1.3.2   Untuk mengetahui karakterisasi material komposit Al-SiC.

1.3.3  Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari Al-SiC sebagai lapisan komponen permesinan.

1.4 Manfaat

Manfaat penelitian ini adalah untuk menambah ilmu pengetahuan, terutama informasi tentang teknik pembuatan komposit Al-SiC melalui metalurgi serbuk dan proses sintering agar dapat menghasilkan material MMC dari campuran bahan Al alloy dan nano pertikel SiC yang dapat diaplikasikan dalam dunia industri.

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Metal Matrik Composite (MMC)

Komposit adalah perpaduan dari beberapa bahan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusunnya untuk menghasilkan material baru dan unik, dibandingkan dengan sifat material dasarnya sebelum dikombinasikan, terjadi ikatan antara masing-masing material penyusun. Adanya perbedaan dari material penyusun komposit, antara matriks dan pengisi agar berikatan dengan kuat, maka perlu adanya penambahan aditif. Material yang ulet tahan korosi, seperti aluminium dan material yang kuat dan tangguh, seperti keramik SiC. Suatu pemikiran sangat logis untuk menggabungkan kedua material tersebut menjadi material baru yaitu: komposit Metal Matrik Composite (MMC). Material komposit yang diharapkan dengan proses pembuatannya mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi, daya tahan vibrasi dan konduktivitas panas baik seperti kekakuan, tahan aus, dan stabil pada temperature tinggi. Material MMC Al-SiC dengan penguat particulate akan memberikan sistem penguatan yang lebih homogen dan fabrikasinya jauh lebih murah dibandingkan penguat dengan bentuk fiber. Beberapa sifat mekanik material MMC dengan penguat SiC memiliki kekuatan yang paling tinggi.

2.2 Karakterisasi Material Komposit Al-SiC

Karakterisasi yang dilakukan material komposit Al-SiC yaitu meliputi: densitas, porositas, koefisien ekspansi termal, kuat tekan, kuat tarik, kekerasan.

2.2.1 Densitas

Densitas merupakan besaran fisis yaitu perbandingan massa dengan volume benda. Pengukuran densitas yang berbentuk padatan atau bulk digunakan metode Archimedes.

2.2.2 Porositas

Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah volume ruang kosong yang dimiliki oleh zat padat terhadap jumlah dari volume zat padat itu sendiri. Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka. Komposit Al-SiC yang  terbaik nilai porositasnya sekitar 15%.

2.2.3 Koefisien Ekspansi Thermal

Pada umumnya material apabila dipanaskan atau didinginkan akan mengalami perubahan panjang dan volume secara bolak-balik, sepanjang material itu tidak mengalami kerusakan yang permanen. Sifat ekspansi thermal suatu bahan material komposit sangat penting karena ada kaitannya dengan aplikasi komposit tersebut.

2.2.4 Kuat Tekan

Kuat tekan material didefinisikan sebagai kemampuan material dalam menahan beban atau gaya mekanisme sampai terjadinya kerusakan.

2.2.5 Kuat Tarik

Untuk mengetahui kuat tarik suatu bahan maka dilakukan pengujian beban tarik dengan kecepatan konstan.

2.2.6 Kuat Patah

Kekuatan patah juga disebut Modulus of Rapture yang menyatakan ukuran ketahanan material terhadap tekanan mekanis dan tekanan panas. Kekuatan patah ini berkaitan dengan komposisi, struktur material, pori-pori dan ukuran butiran. Ada dua cara pengujian untuk menentukan kekuatan bahan yang berdasarkan tumpuan.

2.2.7 Kekerasan

Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan beban terhadap tekanan atau terhadap deformasi dari permukaan bahan. Ada tiga tipe pengujian terhadap ketahanan, yaitu: cara tekukan, pantulan dan goresan.

2.3 Kelebihan dan Kelemahan dari Al-SiC sebagai lapisan komponen permesinan.

Aplikasi material berbasis logam pada dunia industri cukup potensial di Indonesia, seiring dengan terus berkembangnya industri otomotif dan kebutuhan masyarakat akan kendaraan bermotor, komponen permesinan. Industri material komposit berbasis logam di Indonesia pada umumnya masih menggunakan material yang di import, seperti logam Aluminium. Indonesia memiliki potensi mineral bauksit yang cukup besar. Sedangkan keramik SiC memang tidak tersedia secara langsung di alam tetapi dapat dibuat dari proses pencampuran secara carbonthermal antara abu sekam atau pasir silica sebagai sumber Si dan sumber karbon dari arang batok kelapa, melalui sintering dan miling sehingga dapat dihasilkan nano partikel SiC.

KESIMPULAN

Metal Matrik Composite dari campuran logam Al alloy dan keramik SiC melalui teknik metalurgi serbuk dan aditif aluminium nitrat dan ethanol sebagai media pencampur. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kondisi optimum diperoleh pada komposisi 15% SiC dan suhu sintering 650^oC dengan karakteristik densitas, porositas, koefisien thermal, kuat tekan, kuat tarik, kuat patah dan kekerasan. Kelebihan dari Al-SiC adalah melapisi komponen permesinan agar tidak mudah terjadi korosi sedangkan kelemahan Al-SiC yaitu perlu import dari luar untuk mendapatkannya.

percobaan efek fotolistrik

ABSTRAK

Luthfiana Dysi S.*), Prastyowati B.*), Artika Kusuma R. *), Riski Putra P.*)

*) S1 Program Studi Fisika, Universitas Airlangga

Percobaan efek fotolistrik memiliki tujuan dalam menentukan ketetapan planck (h = 6,62618 x 10^-34) dan tenaga kinetic maksimum foto elektron, menentukan fungsi kerja sel foto dan mempelajari efek fotolistrik secara eksperimen. Efek fotolistrik sendiri merupakan peristiwa loncatan elektron dari suatu filter karena pengaruh cahaya yang datang. Energy kinetic elektron dapat diketahui dari potensial penghenti V_o melalui hubungan eV_o - E_max – ½ mv²_max. Dengan hubungan energy kuantum planck dapat diperoleh nilai tetapan planck h (E – h ). Sehingga dapat diketahui bahwa nilai energy kinetic merupakan selisih total energy cahaya dan energy ambang batas persamaan E_k – h - _o. Hasil eksperimen yang didapatkan
untuk intensitas 1 sebesar, untuk intensitas 2 nilai
, intensitas 3 mempunyai nilai  dan untuk nilai intensitas terakhir didapatkan .

PEMBAHASAN

Pada eksperimen ini dilakukan percobaan efek fotolistrik, Gejala foto listrik adalah munculnya arus listrik atau lepasnya elektron yang bermuatan negatif dari permukaan sebuah logam akibat permukaan logam tersebut disinari dengan berkas cahaya yang mempunyai panjang gelombang atau frekuensi tertentu. Dalam eksperimen ini memiliki dua tujuan yaitu tujuan umum dan tujuan khusus dimana tujuan umum eksperimen fotolistrik adalah untuk membuktikan adannya dualisme partikel gelombang dan mengerti tentang eksperimen fotolistrik, sedangkan tujuan khususnya adalah untuk menentukan fungsi kerja (work function) sel foto (photo cell) , dan menentukan nilai tetapan Planck dan tenaga kinetik maksimum foto elektron.

Sinar katoda merupakan elektron yang diemisikan oleh permukaan logam (katoda). Jika beberapa dari elektron ini mencapai anoda (lubang) maka arus akan diukur pada daerah eksperimen. Jumlah elektron yang mencapai anoda dapat berkurang atau bertambah bergantung dari beda potensial antara anoda dan katoda. Menurut Lenard, nilai maksimum dari arus sebanding dengan intensitas cahaya dan ketika intensitas yang digunakan terlalu rendah maka tidak ada elektron yang diemisikan dari permukaan logam.

Ketika mendapatkan besarnya tegangan penghenti dari masing-masing frekuensi cahaya, didapatkan arus listrik tertentu. Tegangan penghenti ini tidak bergantung dari intensitas cahaya yang datang. Hal ini bisa dijelaskan bahwa energi cahaya terdiri dari kuanta diskrit yang memiliki energi sebesar hf. Jika salah suatu ketika foton mengenai permukaan katoda, energinya akan diberikan seluruhnya pada elektron. Usaha elektron untuk bisa lepas dari permukaan logam akibat dari diberikannya energi oleh foton disebut sebagai fungsi kerja.

Secara teori, tegangan penghenti tidak terpengaruh dari intensitas cahaya yang diberikan. Harusnya dalam keadaan redup, sedang, dan terang besarnya tegangan penghenti sama besar. Tapi dari hasil eksperimen justru berubah semakin besar tiap penambahan intensitas. Hasil kurang sesuai dengan teori yang diakibatkan oleh kurang teliti pengamat saat mengatur galvanometer agar tepat tegangan yang ditunjuk nol.

Sinar yang dipancarkan pada katoda dapat menyebabkan elektron keluar dan meninggalkan katoda. Karena katoda dihubungkan dengan kutub positif dan anoda dengan kutub negatif, maka potensial anoda lebih rendah daripada potensial katoda sehingga electron akan tertarik ke anoda. Aliran elekteron ini  merupakan arus listrik. Jika potensial cukup besar, dapat menyebabkan electron tak dapat sampai ke anoda. Beda potensial yang tepat akan menahan pancaran electron yang disebut stopping potential (Vo). Pada keadaan ini berarti energi kinetik maksimum electron yang dipancarkan tepat sama dengan beda potensial listrik electron antara anoda dan katoda, jumlah electron yang mencapai anoda dapat berkurang atau bertambah bergantung pada beda potensial antara anoda dan katoda.

Dalam eksperiment ini kita menggunakan filter dimana fungsi filter itu sendiri ialah agar cahaya tidak masuk atau sebagai penghalang, dan ada 3 filter dengan panjang gelombang yang berbeda yaitu: merah== 5769,59Å, kuning== 5460,74Å, hijau = 4347,5Å. Semakin besar nilai dari arus maka semakin besar pula frekuensinya hal ini disebabkan karena medan elektriknya bertambah sehingga mengakibatkan pemancaran electron juga akan ikut bertambah dimana sesuai dengan data hasil eksperiment.

test hematokrit digital

A.  JUDUL

Alat Test Hematokrit Digital (THD) Sebagai Alat Pendeteksi Pasien Demam Berdarah.

B.       LATAR BELAKANG

Pada awal tahun 2004 kita dikejutkan kembali dengan merebaknya penyakit Demam Berdarah, dengan jumlah kasus yang cukup banyak. Hal ini mengakibatkan sejumlah rumah sakit menjadi kewalahan dalam menerima pasien. Untuk mengatasinya pihak rumah sakit menambah tempat tidur di lorong rumah sakit serta merekrut tenaga medis dan paramedis. Merebaknya kembali kasus Demam Berdarah Dengue (DBD) ini menimbulkan reaksi dari berbagai kalangan. Sebagian menganggap hal ini terjadi karena kurangnya kesadaran masyarakat akan kebersihan lingkungan dan sebagian lagi menganggap karena pemerintah lambat dalam mengantisipasi dan merespon kasus ini.

        Penyakit Demam Berdarah Dengue Hemorrhagic Fever (DHF) ialah penyakit yang disebabkan oleh virus dengue yang ditularkan melalui gigitan nyamuk Aedes aegypti dan Aedes albopictus. Kedua jenis nyamuk ini terdapat hampir di seluruh pelosok Indonesia, kecuali di tempat ketinggian lebih dari 1000 meter diatas permukaan air laut. Penyakit DBD sering salah didiagnosis dengan penyakit lain seperti flu atau thypus. Hal ini disebabkan karena infeksi virus dengue yang menyebabkan DBD bisa bersifat asimtomatik atau tidak jelas gejalanya. Data di bagian anak Rumah Sakit Cipto Mangunkusumo ( RSCM ) menunjukkan pasien DBD sering menunjukkan gejala batuk, pilek, muntah, mual, maupun diare. Masalah bisa bertambah karena virus tersebut dapat masuk bersamaan dengan infeksi penyakit lain seperti flu atau thypus. Oleh karena itu diperlukan kejelian pemahaman tentang perjalanan penyakit infeksi virus dengue, patogenesa, dan ketajaman pengamatan klinis. Dengan pemeriksaan klinis yang baik dan lengkap, diagnosis DBD serta pemeriksaan penunjang ( laboratorium ) dapat membantu terutama bila gejala klinis kurang memadai.

Penyakit DBD pertama kali di Indonesia ditemukan di Surabaya pada tahun 1968, akan tetapi konfirmasi virologis baru didapat pada tahun 1972. Sejak itu penyakit tersebut menyebar ke berbagai daerah, sehingga sampai tahun 1980 seluruh propinsi di Indonesia kecuali Timor-Timor telah terjangkit penyakit. Sejak pertama kali ditemukan, jumlah kasus menunjukkan kecenderungan meningkat baik dalam jumlah maupun luas wilayah yang terjangkit dan secara sporadis selalu terjadi KLB setiap tahun. KLB DBD terbesar terjadi pada tahun 1998, dengan Incidence Rate (IR) = 35,19 per 100.000 penduduk dan CFR = 2%. Pada tahun 1999 IR menurun tajam sebesar 10,17%, namun tahun berikutnya IR cenderung meningkat yaitu 15,99 (tahun 2000); 21,66 (tahun 2001); 19,24 (tahun 2002); dan 23,87 (tahun 2003).

Dengan melihat dari vektor nyamuk tersebut, masyarakat sangat memerlukan alat untuk mengontrol kesehatan masyarakat. Melihat dari gejala klinis penyakit DBD, masyarakat sering melakukan cek di laboratorium secara berkala dengan biaya yang bisa dikatakan diatas jangkauan masyarakat. Cek laboratorium memang akurat tetapi dilakukan tidak secara kontinyu, hal ini jelas tidak mampu mengontrol bagaimana keadaan klinis dalam tubuh penderita. Dari masalah ini, ditawarkan suatu konsep alat untuk mengontrol keadaan klinis tubuh penderita, alat ini dinamakan Test Hematokrit Digital ( THD ). Alat ini menggunakan prinsip kontrol kecepatan aliran darah, kecepatan aliran darah penderita DBD menjadi lebih cepat dari normal, alat ini memiliki sensor / transduser yang mendeteksi bagaimana pola kecepatan aliran darah pada pasien DBD. Dengan alat ini, gejala klinis pada penderita dapat dikontrol secara kontinyu, bagaimana perkembangan kesehatan pada penderita DBD.

2

 

C.  Rumusan Masalah

1.        Bagaimanakah cara mengetahui kekentalan aliran darah dengan Test Hematorkit Digital ( THD ) sebagai salah satu manifestasi klinis pada penderita Demam Berdarah Dengue (DBD) ?

D.  Tujuan kegiatan

1.        Untuk mengetahui kekentalan aliran darah dengan Test Hematokrit Digital (THD).

E.  Luaran yang Diharapkan

Target Luaran yang diharapkan dari program ini adalah sebagai berikut.

a)   Training metode THD  

Training ini dilakukan kepada praktisi laboratorium klinis dan rumah sakit.

b)  Pembuatan dan Pemasangan Alat THD

Pembuatan dan pemasangan THD dilakukan langsung oleh pihak mitra yang berkerja sama dengan kita.

F.   Kegunaan

a)             Bagi Mahasiswa

Pengembangan teknologi dibidang kesehatan agar mempermudah diagnosa dari penyakit DBD yang disebabkan virus dengue yang dibawa oleh nyamuk Aedes aegypti dan sebagai bentuk pengabdian insan akademis dalam pembelajaran pemberdayaan masyarakat sebagai wujud Tri Dharma Perguruan Tinggi.

b)            Bagi Masyarakat

Memberikan wacana baru tentang teknologi dibidang kesehatan untuk diagnosisi dini penyakit DBD yang tidak invasif.

c)             Bagi Pemerintah

Sebagai salah satu solusi altenatif early diagnostic atau diagnostik dini penyakit DBD sehingga mempermudah penanganan DBD secara akurat