Pada sebuah kristal dapat ditentukan dengan menentukan titik-titik potong dari sebuah kristal tiga dimensi kemudian membalikkan nilai titik-titik potong
tersebut dengan menjadikan penyebut suatu pecahan yang memiliki pembilang 1, nilai dari ketiga bilangan tersebut dibuat dalam bentuk hkl yang disebut dengan
indeks miller. Jarak antara bidang d merupakan fungsi dari indeks bidang hkl. Jarak antar bidang kristal merupakan panjang suatu garis yang diambil
secara tegak lurus antara 2 bidang yang sama dalam sebuah kristal, menentukan jarak antara bidang kristal tergantung pada sistem kristal Kittle, 2002.
2.2 Bahan Dielektrik
Bahan dielektrik merupakan suatu bahan yang secara kelistrikan bersifat isolator dan bisa memperlihatkan struktur dipole listrik, yaitu adanya pemisahan antara
muatan positif dan muatan listrik negatif pada tingkatan molekuler atau atomik Callister,1994. Bahan dielektrik memiliki suatu konstanta yang dikenal dengan
konstanta dielektrik. Konstanta dielektrik suatu bahan dapat ditentukan dari perbandingan antara permitivitas vakum ruang hampa, yang diberikan oleh
persamaan :
; 2.1
Dengan: = Konstanta Dielektrik
= permitivitas dielektrik bahan Fm = permitivitas vakum 8,85 x 10
-12
Fm d = tebal bahan m
C = nilai kapasitansi F A = luas permukaan bahan m
2
Konstanta dielektrik suatu bahan tidak memiliki satuan karena merupakan perbandingan antara 2 besaran yang memiliki satuan yang sama. Permitivitas
dielektrik bahan itu sendiri ditentukan melalui pengukuran dengan alat atau dari percobaan. Bahan dielektrik biasanya terikat kuat oleh masing-masing atom
Universitas Sumatera Utara
sehingga tidak dapat bergerak walaupun bahan itu berada dalam medan listrik. Jika suatu bahan dielektrik diberi medan listrik, maka dipol listrik yang terjadi
akan mengarahkan diri sehingga pada permukaan bahan akan timbul muatan- muatan listrik induksi. Muatan tersebut menimbulkan medan listrik baru didalam
bahan menjadi lebih lemah, yaitu 1k kali medan listrik luar, sedangkan tetapan k disebut konstanta dielektrik.
Piezoelektrik merupakan bahan dielektrik bahan yang polarisasinya disebabkan oleh pengaruh gaya dari luar seperti tekanan. Bahan piezoelektrik
bersifat ferroelektrik Smallman, 2000.
2.3 Piezoelektrik
Kata piezoelektrik berasal bahasa Latin, piezein yang berarti diperas atau ditekan dan piezo yang bermakna didorong. Bahan piezoelektrik ditemukan pertama kali
pada tahun 1880 ‐an oleh Jacques dan Pierre Curie.
Kata piezo berarti tekanan, sehingga efek piezoelektrik terjadi jika medan listrik tebentuk ketika material dikenai tekanan mekanik. Efek piezoelektrik
adalah suatu efek yang reversibel, dimana terdapat efek piezoelektrik langsung direct piezoelectric effect dan effek piezoelektrik balikan converse piezoelectric
effect. Efek piezoelektrik langsung adalah produksi potensial listrik akibat adanya
tekanan mekanik. Sedangkan efek balikan adalah ketika suatu benda mendapatkan perlakuan tekanan dari luar maka akan menghasilkan tegangan listrik. Seperti
yang ditujukan pada gambar 2.2
Gambar 2.2 Efek piezoelektrik langsung dan efek balikan Sumber: Physics Instrument, 2010.
Pada suatu material piezoelektrik, terdapat muatan listrik positif dan muatan listrik negatif namun terdistribusi simetris sehingga kristal keseluruhan
Universitas Sumatera Utara
secara elektrik bersifat netral. Ketika suatu bahan yang diberi tekanan, maka distribusi muatan yang simetris akan terganggu sehingga muatan menjadi tidak
simetris lagi, muatan yang tidak simestris inilah yang menimbulkan medan listrik dan setelah medan listrik mempengaruhi bahan tersebut maka akan menimbulkan
deformasi mekanik yang menyebabkan perubahan dimensi struktur kristalnya dari kubik menjadi tetragonal, dikarenakan karena pada saat medan listrik
melewati material molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik sehingga dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur
kristal materi, sehingga mengakibatkan perubahan dimensi pada material Sharma, 2006.
2. 4 Bismut Natrium Titanium BNT
Pada tahun 1956, seorang peneliti dari Soviet mengganti ion Pb
2+
dengan ion Bi
3+
dan ion Na
+
dalam struktur perovskite untuk membentuk Bi
0,5
Na
0,5
TiO
3
atau BNT Isupov, 2005. BNT termasuk material ferroelektrik yang didalamnya ada
piezoelektrik. Keramik BNT dilanjutkan dan dikembangkan oleh Smolenski pada tahun 1960 Hosono et al, 2001.
Dengan meningkatnya permintaan material piezoelektrik bebas timbal Pb dan ramah lingkungan, BNT dianggap sebagai calon dielektrik bahan untuk masa
depan yang dapat dikembangkan sebagai material piezoelektrik yang bebas Pb. Bismuth sodium titanat merupakan keluarga material piezoelektrik yang
relatif baru. BNT dipelajari karena memiliki nilai temperatur dielektrik yang tinggi, 320
C Nagata dan Takenaka, 2001. BNT merupakan bahan keramik piezoelektrik yang memiliki tipe kristal
perovskite ABO
3
. BNT dipelajari ini diharapkan bisa menggantikan standar industri sekarang yaitu barium titanat BT dan PZT. Karakteristik sifat piezo
pada BNT dialami pada perubahan fase diffusi dari kubik ke tetragonal rhombohedral pada temperatur dibawah 320
C. Pronin et al., 1980. Pada
temperatur ruangan, keramik BNT mempunyai struktur kristal rhombohedral Park and Chung, 1994 ; Chue et al., 2002b ; Jones and Thomas, 2002.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Struktur Bismut Natrium Titanat
