Frida Ulfah Ermawati
Prodi Fisika Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Surabaya

Published : 2 Documents Claim Missing Document
Claim Missing Document
Check
Articles

Found 2 Documents
Search

FABRIKASI DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DENSITAS KERAMIK (Mg0,5Zn0,5)TiO3+x wt.% Bi2O3 SEBAGAI KANDIDAT MATERIAL DIELEKTRIK Feby Y. Rostianbudi; Frida Ulfah Ermawati
Inovasi Fisika Indonesia Vol 9 No 2 (2020)
Publisher : Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Surabaya

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (391.426 KB) | DOI: 10.26740/ifi.v9n2.p72-77

Abstract

AbstrakTelah dilakukan fabrikasi dan karakterisasi keramik (Mg0,5Zn0,5)TiO3 (disingkat MZT05)+x wt.% Bi2O3 (x = 0, 1, 3, 5 dan 7) yang diharapkan mampu menghasilkan keramik berbasis MgTiO3 sebagai kandidat material dielektrik. Fabrikasi keramik dilakukan dengan proses milling antara serbuk kristalin MZT05 dengan x wt.% Bi2O3 kemudian hasilnya dikompaksi pada tekanan 10 MPa dan disinter pada suhu 1000 C selama 2 jam untuk menjadi keramik MZT05+x wt.% Bi2O3. Karakterisasi struktur dengan uji XRD menunjukkan bahwa keramik MZT05+0 wt.% Bi2O3 mengandung MgTiO3 sebagai fasa utama dengan % molar = 94,23 dan sisanya TiO2 rutile. Pada komposisi 1, 3 dan 5 wt.% Bi2O3 diperoleh fasa tunggal MgTiO3 (100% molar), sedangkan pada komposisi 7 wt.% Bi2O3 hanya memberikan fasa MgTiO3 = 53,13 % molar, TiO2 rutile = 42,20 % molar dan sisanya Mg2TiO4. Karakterisasi densitas keramik MZT05+x wt.% Bi2O3 memberikan nilai-nilai yang terus meningkat seiring bertambahnya wt.% Bi2O3 dari 0–7 wt.%, yakni dari 3,57 menjadi 3,72 g/cm3. Dapat disimpulkan bahwa keramik MZT05+0, 1, 3 dan 5 wt.% Bi2O3 lebih direkomendasikan sebagai kandidat material dielektrik berbasis MgTiO3 karena memiliki kandungan MgTiO3 yang sangat tinggi (94,23 % molar untuk 0 wt.% Bi2O3 dan 100 % molar untuk 1, 3 dan 5 wt.% Bi2O3), serta memiliki densitas yang tinggi pula. Sedangkan pada komposisi 7 wt.% Bi2O3 tidak direkomendasikan karena kandungan fasa MgTiO3 menjadi sangat rendah (53,13 % molar) disertai fasa sekunder Mg2TiO4 yang berpotensi menurunkan sifat dielektrik keramik meskipun memiliki densitas yang paling tinggi. Kata Kunci: Fabrikasi keramik MZT05+x wt.% Bi2O3, struktur, densitas AbstractFabrication and characterization of (Mg0,5Zn0,5)TiO3 ceramics (abbreviated as MZT05)+x wt.% Bi2O3 (x = 0, 1, 3, 5 and 7) which is expected to be able to produce MgTiO3-based ceramics as a candidate for dielectric materials has been undertaken. The ceramic fabrication was carried out by milling process between MZT05 crystalline powder and x wt.% Bi2O3. The product was compacted at 10 MPa and sintered at 1000 C for 2 hours to obtain MZT05+x wt.% Bi2O3 ceramics. Characterization of the structure by XRD showed that MZT05+0 wt.% Bi2O3 ceramic contained MgTiO3 as the main phase with % molar = 94.23 and the remaining is rutile TiO2. The addition of 1, 3 and 5 wt.% Bi2O3 gave rise to a single phase of MgTiO3 (100 % molar), while the addition of 7 wt.% Bi2O3 resulted in MgTiO3 phase was only 53.13 % molar, rutile TiO2 = 45.20 % molar and the remaining is Mg2TiO4. Density characterization of the ceramic MZT05+x wt.% Bi2O3 provides the values that increase with increasing of wt.% Bi2O3 from 0 to 7 wt.%, which is 3.57 to 3.72 g/cm3. It can be concluded that MZT05+0, 1, 3 dan 5 wt.% Bi2O3 ceramics are more recommended as candidates for MgTiO3-based dielectric materials because they  contain MgTiO3 phase (94.23 % molar for 0 wt.% Bi2O3 and 100 % molar for 1, 3 dan 5 wt.% Bi2O3) and have high densities, while the addition of 7 wt.% Bi2O3 is not recommended because the MgTiO3 content was very low (53.13 % molar), accompanied by the secondary Mg2TiO4 phase which potentially reduced the ceramic dielectric properties despite having the highest density.
PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP MIKROSTRUKTUR DAN DENSITAS KERAMIK (Mg0,9Zn0,1)TiO3 + 2 %wt Bi2O3 HASIL SINTESIS MENGGUNAKAN METODE PENCAMPURAN LARUTAN Lina Zendya; Frida Ulfah Ermawati
Inovasi Fisika Indonesia Vol 9 No 2 (2020)
Publisher : Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Surabaya

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (803.404 KB) | DOI: 10.26740/ifi.v9n2.p145-151

Abstract

AbstrakTelah dilakukan sintesis serbuk (Mg0,9Zn0,1)TiO3 (disingkat MZT01) dan fabrikasi keramik MZT01+2 %wt Bi2O3. Penelitian ini bertujuan untuk menginvestigasi pengaruh variasi tekanan kompaksi keramik MZT01+2 %wt Bi2O3 terhadap mikrostruktur dan densitas bulk. Sintesis serbuk MZT01 dilakukan mengikuti metode pencampuran larutan dengan bahan awal berupa serbuk logam Mg, Zn, Ti (Merck) dan HCl 12 M sebagai pelarut. Serbuk MZT01 hasil sintesis tersebut dikalsinasi pada suhu 550 °C selama 2 jam. Fabrikasi keramik dilakukan dengan menambahkan 2 %wt Bi2O3 pada serbuk MZT01 dengan ball milling pada kecepatan 500 rpm selama 5 jam. Serbuk MZT01+2 %wt Bi2O3 kemudian dikompaksi menggunakan die press berdiameter 10 mm dengan variasi tekanan 10, 15, dan 20 MPa dan disinter pada suhu 1100 °C selama 4 jam. Berdasarkan karakterisasi struktur dengan uji XRD, serbuk MZT01 mengandung fasa utama MgTiO3 (93,10 % molar) dan fasa impuritas TiO2 rutil (0,25 % molar) dan MgO (6,65 % molar). Sedangkan untuk keramik MZT01+2 %wt Bi2O3 15 MPa terdiri fasa utama MgTiO3 (99,56 % molar) dan sisanya TiO2 rutil. Karakterisasi mikrostruktur dengan FESEM menunjukkan adanya crack yang cenderung meningkat dengan bertambahnya tekanan kompaksi. Belum diketahui pasti apa penyebab crack tersebut, namun hal tersebut mungkin berkaitan dengan kombinasi yang dianggap belum sesuai antara ketiga nilai tekanan, diameter die press dan suhu sinter tersebut. Meski demikian, ketiga kombinasi tersebut telah mampu menunjukkan adanya pertumbuhan butir, yaitu ukuran diameter rata-rata butir meningkat dari 105 nm (10 MPa), 156 nm (15 MPa) menjadi 168 nm (20 MPa). Karakterisasi densitas bulk keramik dengan metode Archimedes juga menghasilkan nilai densitas yang meningkat, yaitu dari 2,8 g/cm3 (10 MPa), 3,6 g/cm3 (15 MPa) menjadi 3,8 g/cm3 (20 MPa). Kata Kunci: metode pencampuran larutan, fabrikasi keramik MZT01+2 %wt Bi2O3, tekanan kompaksi, FESEMAbstractSynthesis of (Mg0,9Zn0,1)TiO3 powder (abbreviated as MZT01) and fabrication of MZT01+2 %wt Bi2O3 ceramics have been carried out. This study aims to investigate the effect of pressure variation ceramic MZT01+2 %wt Bi2O3 on microstructure and bulk density. Synthesis of the powder was completed following the liquid mixing methode using Mg, Zn and Ti (Merck) metal powders as the starting materials and HCl 12 M as the solvent. The powder was calcined at 550 °C for 2 hours. The ceramic was fabricated by adding 2 %wt Bi2O3 to the MZT01 powder using ball milling at 550 rpm for 5 hours. The mixed powders was pressed at 10, 15, and 20 MPa using a 10-mm diameter of cycindrical die press and sintered at 1100 °C for 4 hours.  Based on the structure characterization using XRD, MZT01 powder consisted of the main MgTiO3 phase (93.10 % molar), and TiO2 rutile (0.25 % molar) and MgO (6.65 %) as the impurity phases. The MZT01+2 %wt Bi2O3 15 MPa ceramic consists of MgTiO3 (99,56 % molar) and the remaining is TiO2 rutile. Microstructural characterization with FESEM shows cracks which tend to increase with increasing compacting pressure. It was not yet known exactly what causes these cracks, but it may be related to combinations that are deemed incompatible between the three pressure values, diameter die press  and temperature of the sinter. However, the three combinations have been able to show the growth of grains, i.e. the average diameter size of grains increased from 105 nm (10 MPa), 156 nm (15 MPa) to 168 nm (20 MPa). Characterization of ceramic bulk density by the Archimedes method also results in increased values, from 2.8 g/cm3 (10 MPa), 3.6 g/cm3 (15 MPa) to 3.8 g/cm3 (20 MPa).Keywords: liquid mixing method, MZT01+2 %wt Bi2O3 ceramic fabriation, compacting pressure, FESEM