384
20. 3. 3 Sej arah keramik
berlanjut ke halaman berikutnya …
4.000 SM Ditemukan glass pada masa
Mesir kuno. Glass primitif terbuat dari kaca silikat pada permukaan quartz
sintering, awalnya digunakan sebagai perhiasan. Coating keramik ini berlanjut
sampai sekarang untuk berbagai benda, bak mandi, pipa, pesawat terbang, dll.
600 M Porselin
, keramik komposit gabungan pertama, dibuat oleh
bangsa Cina. Material tahan lama ini dibuat dari pembakaran clay bersama
dengan feldspar dan quartz. Porselin digunakan dalam berbagai aplikasi,
insulator listrik sampai alat makan.
26.000 SM
Manusia primitif menemukan bahwa lempung dari lemak mamoth
dan tulang yang dicampur abu tulang, dapat dicetak dan dikeringkan dengan
matahari menghasilkan material brittlerapuh dan tahan panas. Maka
dimulailah masa seni keramik.
50 SM – 50 M Pembuatan glass optik lensa
dan cermin, kaca jendela, teknik peniupan kaca mulai berkembang di
Roma dan tersebar ke seluruh dunia melalui kekaisaran Romawi.
6.000 SM Teknik pembakaran
keramik dimulai pada masa Yunani kuno.
Gerabah Yunani, Pithai, dikembangkan dan dimanfaatkan
sebagai tempat penyimpanan, upacara pemakaman, dan seni.
1870an Material refractory tahan suhu
tinggi mulai dikenal selama Revolusi Industri. Material ini terbuat dari kapur
dan MgO, dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, mulai batubata hingga lapisan
furnace untuk baja.
385
1960
Dengan penemuan laser dan sinar yang dapat menembus glass,
berkembanglah ilmu baru tentang optic fiber
. Kabel optis fiber membuat sinar pulsa mampu membawa informasi dalam
jumlah besar dan sedikit energi hilang.
1877
Contoh pertama riset material high- tech oleh Thomas Edison. Edison
menguji resistivitas keramik untuk
digunakan dalam penemuan terbarunya, mikrofon karbon.
1889 American Ceramic Society
didirikan oleh Elmer E. Gorton, Samuel Geijsbeek, dan Colonel Edward
Orton Jr. Tujuan utamanya untuk menguak misteri keramik high-tech.
American Ceramic Society 735 Ceramic Place
Westerville, Ohio 43081-8720
614-890-4700
1965 Perkembangan sel fotovoltaic
yang mampu mengubah cahaya menjadi listrik membuka jalan baru
untuk memanfaatkan energi matahari.
1987
Ilmuwan menemukan oksida
keramik superkonduktor dengan
temperatur kritis 92K. Potensial untuk superkonduktor sirkuit terintegrasi
dalam komputer high-speed.
1992 Keramik yang disebut material
“smart” mulai dipublikasikan. Bisa
mendeteksi dan bereaksi terhadap perubahan kondisi permukaan dan
makhluk hidup. Misal, kantong udara dalam mobil yang merespon sinyal
tekanan ketika tabrakan. … lanjutan
386
20. 3. 4 Struktur dan sifat keramik
Sif at mat erial keramik, sepert i j uga mat erial lainnya, disebabkan oleh t ipe at om penyusunnya, t ipe ikat an at ar at om, dan
susunan at au packing at om. Keramik kebanyakan dibuat dari dua unsur at au lebih yang disebut senyawa. Ikat an kimia yang berperan
dalam keramik umumnya adalah kovalen dan ionik, keduanya lebih kuat daripada ikat an logam. Hal inilah yang menyebabkan logam
bersif at duct ile lent ur, sedangkan keramik bersif at brit t le rapuh. St rukt ur lain yang berperan pent ing dalam sif at mat erial adalah
mi kr ost r ukt ur . Unt uk keramik, mikrost rukt urnya bisa glassy, krist alin, at au kombinasi keduanya.
St rukt ur at om berpengaruh t erhadap sif at kimia, f isik, t ermal, list rik, magnet ik, dan opt ik. Mikrost rukt ur j uga mempengaruhi sif at -
sif at ini, t et api pengaruh t erbesarnya adalah pada sif at mekanik dan pada laj u reaksi kimia.
Sif at keramik sangat bervariasi, t et api yang umum dan mudah dilihat secara f isik pada kebanyakan j enis keramik adalah brit le at au
rapuh, dapat kit a lihat pada keramik t radisional sepert i barang pecah- belah, glass, kendi, gerabah dan sebagainya, coba j at uhkan piring
yang t erbuat dari keramik bandingkan dengan piring dari logam, past i keramik mudah pecah, walaupun sif at ini t idak berlaku pada j enis
keramik t ert ent u, t erut ama j enis keramik hasil sint ering, dan campuran ant ara keramik dengan logam.
Sif at lainnya adalah keras, insulat or list rik dan panas karena keramik t ahan pada suhu t inggi. Sebagai cont oh keramik t radisional
yang t erdiri dari clay, f lint dan f eldspar t ahan sampai dengan suhu 1200 ° C, keramik engineering sepert i keramik oksida mampu t ahan
sampai dengan suhu 2000 ° C. Selain it u, keramik umumnya memiliki sif at non-magnet ik, t ahan t erhadap oksidasi, cenderung mengalami
t hermal shock, st abil secara kimia, dan kekuat an t ekannya t inggi.
Perbandingan sif at ant ara logam dan keramik diberikan pada Tabel 20. 1 berikut :
Tabel 20. 1 Perbedaan sif at logam dan keramik
LOGAM KERAMIK
St rukt ur krist al Banyak elekt ron bebas
Ikat an logam Kondukt ivit as list rik t inggi
At om-at omnya unif orm Tensile st rengt h t inggi
Shear st rengt h rendah Duct ile
Impact st rengt h bagus Relat if berat
Kekerasan sedang Non-porous
Densit as t inggi St rukt ur krist al
Elekt ron t idak bebas Ikat an ionik kovalen
Kondukt ivit as list rik rendah At om-at om berbeda ukuran
Tensile st rengt h rendah Shear st rengt h t inggi
Brit t le Impact st rengt h j elek
Relat if ringan Sangat keras
Porosit as t inggi Densit as rendah
387 Tent u saj a ada pengecualian sif at unt uk beberapa keramik. Misalnya,
glass borosilikat dan keramik glass lainnya sangat t ahan t erhadap t hermal shock, sehingga digunakan dalam oven, kompor, dan
f urnit ure. Beberapa keramik j uga menunj ukkan sif at kondukt ivit as list rik yang sangat bagus dan sif at magnet ik.
Sif at -sif at keramik t ersebut merupakan salah sat u f akt or yang membuat penelit ian t ent ang keramik t erus berkembang. Berikut
adalah uraian t ent ang sif at keramik.
1. Sifat Fisik
x
Densit as
x
Temperat ur leleh Densit as
Densit as didef inisikan sebagai ukuran massa at au volume, dan memiliki sat uan g cm
3
at au pounds inch
3
. Densit as dit ent ukan oleh : a. Ukur an dan ber at unsur
Unsur dengan bilangan at omik dan berat at omik rendah menghasilkan mat erial dengan densit as krist alograf i rendah,
cont oh : H, Be, C, Si. Unsur dengan nomor at om dan berat at omik t inggi menghasilkan
densit as krist alograf i t inggi, cont oh : W, Zr, Tb, U. Mat erial organik mempunyai densit as rendah, karena umumnya
st rukt urnya t ersusun dari C, H, dan unsur-unsur dengan berat at omik rendah Cl dan F.
b. Kepadat an st r ukt ur t er j ej al cl ose-packi ng Ket erj ej alan at omik mempunyai ef ek yang kecil t erhadap densit as
dibanding dengan f akt or-f akt or yang t ersebut sebelumnya Close-packing dalam logam dan keramik yang t erikat secara ionik
menghasilkan densit as relat if t inggi daripada st rukt ur t erbuka dari keramik yang t erikat secara kovalen.
Misalnya : ZrO
2
4. 65 g cm
3
dan ZrSiO
3
5. 8 g cm
3
Sebenarnya diharapkan ZrSiO
3
mempunyai densit as lebih t inggi daripada ZrO
2
, t et api karena ZrSiO
3
memiliki st rukt ur sedikit t erbuka mengarah pada ikat an kovalen Si-O, maka ZrSiO
3
mempunyai densit as lebih rendah daripada ZrO
2
. Polimorf t emperat ur t inggi biasanya mempunyai densit as lebih
rendah daripada polimorf t emperat ur lebih rendah Misalnya : glass mempunyai densit as lebih rendah daripada
st rukt ur krist al pada komposisi yang sama.