FABRIKASI DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DENSITAS KERAMIK (Mg0,5Zn0,5)TiO3+x wt.% Bi2O3 SEBAGAI KANDIDAT MATERIAL DIELEKTRIK

Feby Y. Rostianbudi (Prodi Fisika Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Surabaya)
Frida Ulfah Ermawati (Prodi Fisika Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Surabaya)

Inovasi Fisika Indonesia (IFI)
Vol 9 No 2 (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.