Pengaruh Penambahan Carbon Nanotubes pada Pembuatan Kawat Superkonduktor MgB2
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Superkonduktor merupakan salah satu dari perkembangan teknologi yang paling
populer dikalangan peneliti karena material ini menawarkan sejumlah keunggulan
ketika diaplikasikan. Seperti kereta super cepat yang lebih dikenal Magnetic
Levitation (MagLev), Magnetic Resonance Imaging (MRI), sistem penstabil
listrik Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage System (D-SMES),
dan transmisi listrik yang efesien berbahan kawat superkonduktor.
Penelitian tentang superkonduktivitas saat ini banyak dilakukan pada
material superkonduktor dari senyawa intermetalik seperti MgB2 yang merupakan
material superkonduktor baru dengan Tc 39K dan berpotensi dengan nilai medan
magnet tinggi (Nagamatsu Jun, 2001). Mg dan B merupakan sumber daya alam
yang melimpah, tidak termasuk bahan langka, tersedia murah, dan mudah untuk
disintesis (X.Zeng, 2002). Suatu penelitian dilakukan untuk mendapatkan
temperatur kritis (Tc) yang mendekati temperatur ruang, mempunyai fasa murni,
rapat arus kritis tinggi (Jc), dan medan magnet kritis tinggi (Hc). Sehingga dapat
diaplikasikan dengan biaya yang murah serta menggunakan bahan – bahan terbaru
yang berpotensi sebagai material superkonduktor (Michel, 1992). Beberapa
peneliti mencoba meningkatkan rapat arus kritis ataupun medan magnet kritis
dengan metode yang paling efektif yaitu dengan metode penambahan senyawa
kimiawi (Chandra S. 2005). Senyawa yang sering digunakan mengandung karbon,
seperti SiC, nano-C, B4C, dan CNT (Arpita V. 2008).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Sigit Dwi Yudanto, dkk mengenai
pengaruh hambat jenis terhadap penambahan nano SiC pada superkonduktor
MgB2 tanpa perlakuan panas, telah menunjukkan bahwa penambahan tersebut
berhasil dilakukan dan meningkatkan sifat superkonduktivitas MgB2 (Sigit
Yudanto, 2015). Sehingga pada penelitian ini, penulis meneliti bahan
superkoduktor MgB2 dengan penambahan variasi persentase berat dari CNT
terhadap pembuatan kawat superkonduktor dengan tabung Stainless Steel 304.
Universitas Sumatera Utara
2
1.2 Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah pada penelitian ini adalah
1. Bagaimana proses pembuatan kawat superkonduktor berbasis bahan MgB2.
2. Bagaimana pengaruh penambahan CNT terhadap fasa, morfologi,
superkonduktivitas MgB2.
3. Bagaimana pengaruh pemakaian SS304 terhadap nilai resistivitas kawat
superkonduktor MgB2.
1.3 Batasan Masalah
Agar permasalahan yang akan dibahas dapat menjadi terarah, maka
penulis membatasi ruang lingkup yaitu difokuskan pada pengaruh variasi
penambahan CNT 0%, 5%, 10% dan 20% terhadap fasa, morfologi, nilai
resistivitas
pada
bahan
MgB2
(~100
mesh)
pada
pembuatan
kawat
superkonduktor dengan tabung SS304.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan pada penelitian ini adalah
1. Mengetahui bagaimana proses pembuatan kawat superkonduktor MgB2.
2. Mengetahui pengaruh penambahan CNT terhadap fasa, morfologi,
temperatur kritis MgB2.
3. Mengetahui pengaruh pemakaian SS304 terhadap resistivitas kawat
superkonduktor MgB2.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian yang diambil dari penelitian ini adalah
1. Diharapkan riset penelitian ini mampu memberikan informasi dalam
pembuatan kawat superkonduktor yang bermanfaat dalam penggunaan
industri.
2. Berperan dalam pengembangan teknologi serta aplikasi bahan MgB2.
3. Sebagai Bahan Pengembangan dari teori yang telah di dapat peneliti
selama perkuliahan.
Universitas Sumatera Utara
3
1.6 Waktu dan Tempat Penelitian
Proses penelitian, pembuatan sampel, karakterisasi dan penulisan
dilakukan pada tanggal 15 Februari 2016 sampai dengan 12 Mei 2016, di
a. Pusat Penelitian Metalurgi dan Material - Lembaga Ilmu
Pengetahuan Indoonesia (P2MM - LIPI) Serpong,
b. Laboratorium Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi
Bandung (ITB) Bandung,
c. Laboratorium Terpadu Universitas Islam Negeri (UIN) Syarief
Hidayatullah Jakarta,
d. Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju - Badan Tenaga Nuklir
Nasional (PSTBM – BATAN) Serpong.
1.7
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 tentang landasan teori yang menjadi
acuan untuk proses pengambilan data.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian,
diagram alir penelitian, prosedur penelitian, 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
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Superkonduktor merupakan salah satu dari perkembangan teknologi yang paling
populer dikalangan peneliti karena material ini menawarkan sejumlah keunggulan
ketika diaplikasikan. Seperti kereta super cepat yang lebih dikenal Magnetic
Levitation (MagLev), Magnetic Resonance Imaging (MRI), sistem penstabil
listrik Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage System (D-SMES),
dan transmisi listrik yang efesien berbahan kawat superkonduktor.
Penelitian tentang superkonduktivitas saat ini banyak dilakukan pada
material superkonduktor dari senyawa intermetalik seperti MgB2 yang merupakan
material superkonduktor baru dengan Tc 39K dan berpotensi dengan nilai medan
magnet tinggi (Nagamatsu Jun, 2001). Mg dan B merupakan sumber daya alam
yang melimpah, tidak termasuk bahan langka, tersedia murah, dan mudah untuk
disintesis (X.Zeng, 2002). Suatu penelitian dilakukan untuk mendapatkan
temperatur kritis (Tc) yang mendekati temperatur ruang, mempunyai fasa murni,
rapat arus kritis tinggi (Jc), dan medan magnet kritis tinggi (Hc). Sehingga dapat
diaplikasikan dengan biaya yang murah serta menggunakan bahan – bahan terbaru
yang berpotensi sebagai material superkonduktor (Michel, 1992). Beberapa
peneliti mencoba meningkatkan rapat arus kritis ataupun medan magnet kritis
dengan metode yang paling efektif yaitu dengan metode penambahan senyawa
kimiawi (Chandra S. 2005). Senyawa yang sering digunakan mengandung karbon,
seperti SiC, nano-C, B4C, dan CNT (Arpita V. 2008).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Sigit Dwi Yudanto, dkk mengenai
pengaruh hambat jenis terhadap penambahan nano SiC pada superkonduktor
MgB2 tanpa perlakuan panas, telah menunjukkan bahwa penambahan tersebut
berhasil dilakukan dan meningkatkan sifat superkonduktivitas MgB2 (Sigit
Yudanto, 2015). Sehingga pada penelitian ini, penulis meneliti bahan
superkoduktor MgB2 dengan penambahan variasi persentase berat dari CNT
terhadap pembuatan kawat superkonduktor dengan tabung Stainless Steel 304.
Universitas Sumatera Utara
2
1.2 Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah pada penelitian ini adalah
1. Bagaimana proses pembuatan kawat superkonduktor berbasis bahan MgB2.
2. Bagaimana pengaruh penambahan CNT terhadap fasa, morfologi,
superkonduktivitas MgB2.
3. Bagaimana pengaruh pemakaian SS304 terhadap nilai resistivitas kawat
superkonduktor MgB2.
1.3 Batasan Masalah
Agar permasalahan yang akan dibahas dapat menjadi terarah, maka
penulis membatasi ruang lingkup yaitu difokuskan pada pengaruh variasi
penambahan CNT 0%, 5%, 10% dan 20% terhadap fasa, morfologi, nilai
resistivitas
pada
bahan
MgB2
(~100
mesh)
pada
pembuatan
kawat
superkonduktor dengan tabung SS304.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan pada penelitian ini adalah
1. Mengetahui bagaimana proses pembuatan kawat superkonduktor MgB2.
2. Mengetahui pengaruh penambahan CNT terhadap fasa, morfologi,
temperatur kritis MgB2.
3. Mengetahui pengaruh pemakaian SS304 terhadap resistivitas kawat
superkonduktor MgB2.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian yang diambil dari penelitian ini adalah
1. Diharapkan riset penelitian ini mampu memberikan informasi dalam
pembuatan kawat superkonduktor yang bermanfaat dalam penggunaan
industri.
2. Berperan dalam pengembangan teknologi serta aplikasi bahan MgB2.
3. Sebagai Bahan Pengembangan dari teori yang telah di dapat peneliti
selama perkuliahan.
Universitas Sumatera Utara
3
1.6 Waktu dan Tempat Penelitian
Proses penelitian, pembuatan sampel, karakterisasi dan penulisan
dilakukan pada tanggal 15 Februari 2016 sampai dengan 12 Mei 2016, di
a. Pusat Penelitian Metalurgi dan Material - Lembaga Ilmu
Pengetahuan Indoonesia (P2MM - LIPI) Serpong,
b. Laboratorium Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi
Bandung (ITB) Bandung,
c. Laboratorium Terpadu Universitas Islam Negeri (UIN) Syarief
Hidayatullah Jakarta,
d. Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju - Badan Tenaga Nuklir
Nasional (PSTBM – BATAN) Serpong.
1.7
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 tentang landasan teori yang menjadi
acuan untuk proses pengambilan data.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian,
diagram alir penelitian, prosedur penelitian, 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