FABRIKASI DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DENSITAS KERAMIK (Mg0,5Zn0,5)TiO3+x wt.% Bi2O3 SEBAGAI KANDIDAT MATERIAL DIELEKTRIK - Feby Y. Rostianbudi; Frida Ulfah Ermawati (Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 2020)
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.