Merujuk dari beberapa penelitian yang telah dilakukan, maka penulis melakukan penelitian yaitu sintesis material MgB
2
dengan penambahan variasi persentase berat CNT. Dalam penelitian ini dilakukan sintesisMgB
2
dengan penambahan CNT dengan metode powder in tube.
1.2 Rumusan Masalah
1. Untuk mengetahui kualitas superkonduktor MgB
2
dilakukan penambahan dopan carbon nanotube CNT.
2. Perlu diperhitungkan fasa yang terbentuk, mikrostruktur dan hambatan jenis yang dihasilkan dari penambahan carbon nanotube CNT.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk menguji pembentukan sintesis MgB
2
dengan metode Powder in Tube PIT.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan variasi berat carbon nanotube CNT terhadap karakteristik sintesis MgB
2
.
1.4 Batasan Masalah
Agar permasalahan yang akan dibahas dapat menjadi terarah, maka penulis membatasi ruang lingkup yaitu difokuskan pada pengaruh fraksi berat x=0; 0,05;
0,10; 0,20 penambahan CNT pada bahan MgB
2
dengan temperatur pemanasan 850
C selama 10 jam pada pembentukan fasa, mikrostruktur dan nilai hambat jenis material superkonduktor MgB
2
dengan menggunakan teknik powder in tube.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian yang diambil dari penelitian ini adalah: Diharapkan riset penelitian ini mampu memberikan informasi dalam pengembangan
material superkonduktor MgB
2
yang merujuk pada aplikasi superkonduktor dalam industri.
Universitas Sumatera Utara
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada masing masing Bab adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, dan manfaat penelitian, serta
sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian, prosedur penelitian dan pengujian sampel.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dan memberikan saran untuk penelitian selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
SINTESIS SUPERKONDUKTOR MgB
2
DENGAN PENAMBAHAN CARBON NANOTUBE MENGGUNAKAN METODE POWDER IN TUBE
ABSTRAK
Dilakukan percobaan sintesis superkonduktor Magnesium Deboride MgB
2
dengan penambahan Carbon Nanotube CNT menggunakan metode Powder in Tube PIT. MgB
2
adalah superkonduktor yang memilliki temperatur kritis ~39K. Penambahan CNT sebesar 5, 10 dan 20 wt. dilakukan untuk mempelajari
pengaruhnya terhadap karakterististik superkonduktivitas material MgB
2
. Material ini disintesis dengan metode Powder In Tube PIT.Bahan baku berupa serbuk
Magnesium Mg, Boron B dan Carbon nanotube CNT ditimbang sesuai perhitungan stoikiometri. Bahan-bahan digerus selama 1 jam menggunakan
mortar kemudian dimasukkan kedalam pipa stainless steel tipe SS304 dan dilakukan proses pressing dengan tekanan 165 MPa, selanjutnya dilakukan proses
pemanasan sintering menggunakan muffle furnace
dengan suhu 850˚C selama 10 jam. Kemudian sampel dikarakterisasi dengan alat XRD, SEM, dan Cryogenic
Magnet. Identifikasi fasa dilihat melalui XRD, terdapat beberapa fasa yang terbentuk diataranya, MgB
2
, MgO, Mg dan B. Struktur morfologi yang homogen dilihat melalui SEM. Dari pengujian Cryogenic Magnet dapat dilihat bahwa
penambahan CNT sebanyak 5wt.dapat menurunkan temperature kritis Tc, sedangkan untuk penambahan CNT sebanyak 10wt. dan 20wt. menunjukkan
penurunan sifat superkonduktivitas material MgB
2
.
Kata kunci : Magnesium Deboride, temperatur kritis, Carbon nanotube, Powder
In Tube, stainless steel SS304, Cryogenic magnet
Universitas Sumatera Utara
SYNTHESIS SUPERCONDUCTING MgB
2
WITH CARBON NANOTUBE ADDITION OF USING POWDER IN TUBE METHODE
ABSTRACT
The synthesis of Magnesium deboride MgB
2
superconductor with the addition of Carbon Nano Tube CNT using Powder in Tube PIT method has been done.
MgB
2
superconductors has critical temperature ~ 39K. The addition of CNT 5, 10 and 20 wt. conducted to study its effect on characteristic against
superconductivity in MgB
2
material.This material is synthesized by the method Powder In Tube PIT. Raw materials floured Magnesium Mg, boron B and
Carbon Nanotubes CNT were weighted based on the calculation stoiciometry. The materials is milled for 1 hour using mortar and then inserted into the type of
SS304 stainless steel pipe and do a pressing process with a pressure of 165 MPa, furthermore do heating process sintering using a muffle furnace at a
temperature of 850˚C for 10 hours. Then the samples were characterized by means of XRD, SEM, and Cryogenic Magnet . Phases identification seen by XRD,
there are several phases that form such as, MgB
2
, MgO, Mg and B. The structure of homogeneous morphology seen through SEM. Based on testing of Cryogenic
Magnet can be seen that the addition of CNT as 5wt. Can lower critical temperature Tc, where as for the addition of CNTs as much as 10wt. And
20wt. Showed a decrease in the material properties of superconductivity in MgB
2
.
Keywords : Magnesium Deboride, critical temperature, Carbon nanotube,
Powder In Tube, stainless steel SS304, Cryogenic magnet
Universitas Sumatera Utara
SINTESIS SUPERKONDUKTOR MgB
2
DENGAN PENAMBAHAN CARBON NANOTUBE MENGGUNAKAN METODE POWDER IN TUBE
SKRIPSI
LYANA AMIRANI 120801056
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
SINTESIS SUPERKONDUKTOR MgB
2
DENGAN PENAMBAHAN CARBON NANOTUBE MENGGUNAKAN METODE POWDER IN TUBE
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
LYANA AMIRANI 120801056
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN SINTESIS SUPERKONDUKTOR MgB
2
DENGAN PENAMBAHAN CARBON NANOTUBE MENGGUNAKAN METODE POWDER IN TUBE
OLEH:
LYANA AMIRANI NIM: 120801056
Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing
Dr. Agung Imaduddin, M.Eng Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP. 197112131998031003 NIP. 196506171993031009
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
Pusat Penelitian Metalurgi-LIPI Kepala,
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Ing Andika Widya Pramono, M.Eng.
NIP: 195510301980031003 NIP: 197003131989011001
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul : Sintesis Superkonduktor MgB
2
Dengan Penambahan
Carbon Nanotube
Menggunakan Metode Powder In tube Kategori
:
Skripsi Nama
:
Lyana Amirani Nomor Induk Mahasiswa
:
120801056 Program Studi
: Sarjana S1 Fisika Departemen
:
Fisika Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Agustus 2016
Disetujui Oleh Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr. Agung Imaduddin, M.Eng Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP. 197112131998031003 NIP. 196506171993031009
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
Dr.Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SINTESIS SUPERKONDUKTOR MgB
2
DENGAN PENAMBAHAN CARBON NANOTUBE MENGGUNAKAN METODE POWDER IN TUBE
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, yang di dalammya terdapat beberapa kutipan dan ringkasan sebagai referensi yang
masing - masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2016
Lyana Amirani NIM. 120801056
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang telah memberikan Rahmat, Karunia dan Bimbingan-Nya sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang
berjudul Sintesis Superkonduktor MgB
2
Dengan Penambahan Carbon Nanotube Menggunakan Metode Powder In Tube. Laporan Tugas Akhir ini diajukan untuk
memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Fisika. Penelitian ini dilakukan di Pusat Penelitian Metalurgi dan Material P2MM LIPI, Serpong,
Tangerang Selatan dan PSTBM Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju BATAN Serpong, Tangerang Selatan.
Disampaikan banyak terima kasih kepada :
1.
Bapak Drs. Kerista Sebayang, M.S sebagai dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam MIPA USU. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Bapak Drs.
Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU beserta seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika
FMIPA USU. 2. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc dan Bapak Dr. Agung Imaduddin,
M.Eng selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan
serta banyak
meluangkan waktu untuk membimbing serta menyempurnakan tugas akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Prof. Dr. Zuriah Sitorus, M.S., dan Dra. Manis Sembiring, M.S., selaku Dosen Penguji yang telah
memberikan panduan dan masukan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
4. Orang tua tercinta Bapak Amiruddin dan Ibu Katirah yang telah bersusah payah, dan senantiasa memberikan dukungan dan perhatian
beserta adik Nadila Amiranti dan keluarga besar yang telah memberikan dukungan dan semangat dalam penyelesaian Tugas Akhir
ini.
Universitas Sumatera Utara
5. Mas Sigit Dwi Yudanto, Mas Satrio Herbirowo, Mas Septian Adi Chandra, Mas Yunan Hasbi dan Koko Hendrik yang telah banyak
memberikan masukan dalam penyempurnaan tugas akhir ini. 6. Wali selama perkuliahan, Tante Budi Asih Anti Maya dan Om Subihat
yang banyak memberikan masukan dan dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
7. Seluruh teman- teman, Niko, Rahmat, Mona P2MM, Ika PSTBM, Firman, Taufik dan Andi P2F, Sinta, Rahmi, Dwinta, Parastika,
Dhillah, Dila, Resti, Estika, Misna, Nanda yang selalu memberikan semangat dalam penyelesaian skripsi ini.
8. Adik – adik tercinta, Siti Nurhalimah, Nurul Aulia Putri, Tasya, dan
Siti Wulandari yang selalu setia menemani dan memberi dukungan dalam penyelesaian skripsi ini.
9. Sahabat-sahabat satu Angkatan Niko, Ika, Rahmat, Firman, Taufik, Andi, Mona, Bebby, abang-kakak senior Bang William, Bang
Wahyu, Bang Russell, Kak Henni, Kak Nensi, bang Piko, abang- kakak asisten Laboratorium Inti Kak Dyana, Kak Trimala, Kak Sri
Handika, Kak Sri Rahmawati, Bang Trisno dan Bang Adrian, adik- adik 2013 Andi, Roza, dkk, adik-adik 2014 julieka, jan, ebta, indra,
emita, dkk dan adik-adik 2015 yang selalu memberikan semangat dalam penyelesaian skripsi ini.
10. Seluruh staff USU, Kak Tini, Kak Yuspa,Bang Jo, Kak Inggi, Kak Nasra, Ibu Nursiah, Ibu Betty, Bapak Manik dkk yang banyak berjasa
dalam kehidupan perkuliahan. 11. Seluruh teman-teman KKN kelompok 6 Desa Nang Belawan, Ika, Ari,
Eko, Nia, Helen, Liza, Kikok, Yura, Iis, Kak Ain, Rini dan Tika yang selalu memberikan semangat dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis
Universitas Sumatera Utara
SINTESIS SUPERKONDUKTOR MgB
2
DENGAN PENAMBAHAN CARBON NANOTUBE MENGGUNAKAN METODE POWDER IN TUBE
ABSTRAK
Dilakukan percobaan sintesis superkonduktor Magnesium Deboride MgB
2
dengan penambahan Carbon Nanotube CNT menggunakan metode Powder in Tube PIT. MgB
2
adalah superkonduktor yang memilliki temperatur kritis ~39K. Penambahan CNT sebesar 5, 10 dan 20 wt. dilakukan untuk mempelajari
pengaruhnya terhadap karakterististik superkonduktivitas material MgB
2
. Material ini disintesis dengan metode Powder In Tube PIT.Bahan baku berupa serbuk
Magnesium Mg, Boron B dan Carbon nanotube CNT ditimbang sesuai perhitungan stoikiometri. Bahan-bahan digerus selama 1 jam menggunakan
mortar kemudian dimasukkan kedalam pipa stainless steel tipe SS304 dan dilakukan proses pressing dengan tekanan 165 MPa, selanjutnya dilakukan proses
pemanasan sintering menggunakan muffle furnace
dengan suhu 850˚C selama 10 jam. Kemudian sampel dikarakterisasi dengan alat XRD, SEM, dan Cryogenic
Magnet. Identifikasi fasa dilihat melalui XRD, terdapat beberapa fasa yang terbentuk diataranya, MgB
2
, MgO, Mg dan B. Struktur morfologi yang homogen dilihat melalui SEM. Dari pengujian Cryogenic Magnet dapat dilihat bahwa
penambahan CNT sebanyak 5wt.dapat menurunkan temperature kritis Tc, sedangkan untuk penambahan CNT sebanyak 10wt. dan 20wt. menunjukkan
penurunan sifat superkonduktivitas material MgB
2
.
Kata kunci : Magnesium Deboride, temperatur kritis, Carbon nanotube, Powder
In Tube, stainless steel SS304, Cryogenic magnet
Universitas Sumatera Utara
SYNTHESIS SUPERCONDUCTING MgB
2
WITH CARBON NANOTUBE ADDITION OF USING POWDER IN TUBE METHODE
ABSTRACT
The synthesis of Magnesium deboride MgB
2
superconductor with the addition of Carbon Nano Tube CNT using Powder in Tube PIT method has been done.
MgB
2
superconductors has critical temperature ~ 39K. The addition of CNT 5, 10 and 20 wt. conducted to study its effect on characteristic against
superconductivity in MgB
2
material.This material is synthesized by the method Powder In Tube PIT. Raw materials floured Magnesium Mg, boron B and
Carbon Nanotubes CNT were weighted based on the calculation stoiciometry. The materials is milled for 1 hour using mortar and then inserted into the type of
SS304 stainless steel pipe and do a pressing process with a pressure of 165 MPa, furthermore do heating process sintering using a muffle furnace at a
temperature of 850˚C for 10 hours. Then the samples were characterized by means of XRD, SEM, and Cryogenic Magnet . Phases identification seen by XRD,
there are several phases that form such as, MgB
2
, MgO, Mg and B. The structure of homogeneous morphology seen through SEM. Based on testing of Cryogenic
Magnet can be seen that the addition of CNT as 5wt. Can lower critical temperature Tc, where as for the addition of CNTs as much as 10wt. And
20wt. Showed a decrease in the material properties of superconductivity in MgB
2
.
Keywords : Magnesium Deboride, critical temperature, Carbon nanotube,
Powder In Tube, stainless steel SS304, Cryogenic magnet
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan
i Pernyataan
ii Penghargaan
iii Abstrak
v Abstract
vi Daftar Isi
vii Daftar Tabel
x Daftar Gambar
xi Daftar Lampiran
xiii Daftar Singkatan
xiv Bab 1.
Pendahuluan 1.1 Latar Belakang
1 1.2 Perumusan Masalah
2 1.3 Tujuan Penelitian
2 1.4 Batasan Masalah
2 1.5 Manfaat Penelitian
2 1.6 Sistematika Penulisan
3 Bab 2.
Tinjauan Pustaka 2.1 Pengertian Superkonduktor
4 2.2 Sejarah dan Perkembangan Superkonduktor
4 2.3 Karakteristik Superkonduktor
2.3.1 Sifat Magnet Superkonduktor 2.3.2 Sifat Listrik Superkonduktor
2.3.3 Suhu Kritis Tc 5
5 8
9
2.4 Tipe-Tipe Superkonduktor 2.4.1 Superkonduktor Tipe I
2.4.2 Superkonduktor Tipe II 2.4.3 Superkonduktor Suhu Rendah
2.4.4 Superkonduktor Suhu Tinggi 9
9 10
10 10
2.5 Magnesium Deboride 2.5.1 Sejarah Penemuan MgB
2
2.5.2 Struktur Kristal dan Karakteristik MgB
2
2.5.3 Sintesis MgB
2
In Situ Powder In Tube PIT 2.5.4 Penambahan Dopan pada MgB
2
a. Dopan Unsur Logam 11
11 11
12 12
12
Universitas Sumatera Utara
b. Dopan Unsur Nonlogam c. Dopan Senyawa
13 13
2.6 Carbon Nanotube 2.6.1 Sejarah Carbon Nanotube
2.6.2 Struktur Carbon Nanotube a. Single Walled Nanotube SWNT
b. Multi Walled Nanotube MWNT 13
13 14
14 14
2.7 X-Ray Diffraction XRD 15
2.8 Scanning Electron Microscopy SEM 17
2.9 Cryogenic Magnet 18
Bab 3 Metode Penelitian
3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian 19
3.1.1 Tempat Penelitian 19
3.1.2 Waktu Penelitian 19
3.2 Alat Dan Bahan 19
3.2.1 Alat Penelitian 19
3.2.2 Bahan Penelitian 20
3.3 Perhitungan Stoikiometri 20
3.4 Penimbangan Bahan 21
3.5 Mixing Pencampuran Bahan 22
3.6 Proses Kompaksi Metode PIT 23
3.7 Proses Sintering 23
3.8 Karakterisasi Sampel 24
3.8.1 Difraktometer Sinar-X XRD 24
3.8.2 SEM Scanning Electron Microscopy 25
3.8.3 Cryogenic 26
3.9 gr Diagram Alir Penelitian
27 Bab 4.
Hasil Dan Pembahasan 4.1 Hasil Sintesis
28 4.2 Analisa Fasa Sampel MgB
2
Dengan Penambahan CNT Menggunakan Difraktometer Sinar-X
4.2.1 Sampel MgB
2
tanpa penambahan CNT, x = 0 4.2.2 Sampel Mg
1,95
CNT
0,05
dengan penambahan CNT, x = 0,05
4.2.3 Sampel MgB
1,90
CNT
0,10
dengan penambahan CNT, x = 0,10
4.2.4 Sampel MgB
1,80
CNT
0,20
dengan penambahan CNT, x = 0, 20
4.2.5 Gabungan Hasil Karakterisasi Difraktometer Sinar-X Sampel MgB
2
Dengan Penambahan CNT
29 29
30 32
33 35
4.3 Analisa Mikrostruktur Sampel MgB
2
Dengan Penambahan CNT menggunakan SEM
35
Universitas Sumatera Utara
4.4 Analisa Resistivitas Terhadap Temperatur Kritis Sampel MgB
2
Dengan Penambahan CNT Menggunakan Cryogenic Magnet
36
4.4.1 Gabungan Hasil Karakterisasi Cryogenic Pada Sampel MgB
2
38 Bab5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 40
5.2 Saran 40
Daftar Pustaka 41
Lampiran L1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
3.1 Stokiometri komposisi MgB
2-x
CNT
x
22 4.1
Lembar Data Spesimen MgB
