Pengaruh Perbandingan Filler Alumina-Magnesia-Silika terhadap Karakteristik dan Kekerasan Nanokomposit Berbasis Geopolimer untuk Aplikasi Bracket Ortodontik Cekat.

!

! v

ABSTRAK

Bracket keramik memiliki keuntungan yaitu nilai estetik yang baik dan biokompatibilitas yang baik, namun memiliki kelemahan harga yang mahal dan brittle sehingga diperlukan bahan alternatif lain seperti komposit. Nanokomposit telah berkembang di berbagai bidang, salah satunya yaitu kedokteran gigi. Nanokomposit sering digunakan karena sintesis relatif sederhana dan dapat meningkatkan karakteristik suatu bahan.

Penelitian ini mensintesis alumina, magnesia, silika menggunakan teknik sol-gel untuk filler nanokomposit berbasis geopolimer. Tujuan penelitian ini untuk mendapatkan data awal karakterstik dan kekerasan nanokomposit alumina-magnesia-silika. Spesimen penelitian ini adalah nanokomposit dengan perbandingan filler alumina-magnesia-silika 48:40:12 (kelompok I) dan 65:30:5 (kelompok II). XRD digunakan untuk mengetahui fasa kritalin dan komposisi serbuk filler alumina-magnesia-silika, sedangkan SEM dan uji kekerasan Vickers digunakan untuk mengetahui morfologi mikrostruktur dan kekerasan permukaan nanokomposit.

Uji XRD menunjukkan terbentuknya fasa magnesia alumina spinel pada kedua kelompok dengan ukuran kristalin 30-39 nm. Uji SEM menunjukkan persebaran partikel yang lebih merata pada kelompok I, sedangkan pada kelompok II terlihat adanya aglomerasi partikel dan porus. Rerata kekerasan kelompok I 60,16 VHN, sedangkan kelompok II 6,98 VHN. Visualisasi nanokomposit pada kelompok I berwarna transparan dan nanokomposit pada kelompok II berwarna putih opak. Simpulan penelitian ini adalah nanokomposit dengan perbandingan filler alumina-magnesia-silika 48:40:12 (kelompok I) memiliki persebaran partikel lebih merata dan kekerasan lebih tinggi dibandingkan nanokomposit dengan perbandingan filler alumina-magnesia-silika 65:30:5 (kelompok II), namun aplikasinya sebagai bracket ortodontik cekat dibutuhkan penelitian lebih lanjut.

Kata kunci : Nanokomposit, geopolimer, spinel, bahan pengisi Al-Mg-Si, kekerasan

!

! vi

ABSTRACT

Ceramic bracket has advantage that good aesthetic and good hardness, however it has weaknesses which are high cost and brittle so that, it needed others alternative substances such as composite. Nanocomposite has grown in many regions, one of them is in dentistry. Nanocomposite frequently used because of synthesis relative simple and it can increase characteristics substance.

This study was alumina, magnesia, silica synthesized with sol-gel technique for filler of nanocomposite based geopolymer. The purposes of this study are to obtain initial characteristics and hardness of nanocomposite magnesia-silica. Specimens of this study were nanocomposite with ratio filler alumina-magnesia-silica 48:40:12 (group I) and 65:30:5 (group II). XRD used to determine the crystalline phase and composition filler powder alumina-magnesia-silica, whereas SEM and Vickers hardness test used to determine the morphology microstructure and hardness nanocomposite surface.

XRD test represent phase magnesia alumina spinel formed in both groups, with crystalline size are 30-39 nm. SEM test of group I represent particle dispersion more prevalent, whereas SEM test of group II represent agglomeration particle and porous. The average of group I was 60,16 VHN, while the average of group II was 6,98 VHN. Visualization nanocomposite of group I represent transparent color and group II represent white opaque color.

Conclusion of this study is nanocomposite with ratio of filler alumina-magnesia-silica 48:40:12 (group I) has particle dispersion more prevalent and hardness higher than nanocomposite with ratio of filler alumina-magnesia-silica 65:30:5 (group II), but the application as a bracket fixed orthodontic further study is needed.

Keyword : Nanocomposite, geopolymer, spinel, filler Al-Mg-Si, hardness. !

!

!

!

x DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN ... ii

SURAT PERNYATAAN ... iii

LEMBAR PERSETUJUAN PERBAIKAN ... iv

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vi

PRAKATA ... vii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penelitian ... 1

1.2. Identifikasi Masalah ... 4

1.3. Maksud dan Tujuan Penelitian ... 4

1.4. Manfaat Penelitian ... 5

1.4.1. Manfaat Ilmiah ... 5

1.4.2. Manfaat Praktis ... 5

1.4.3. Manfaat Akademis ... 5

! xi

1.6. Metode Penelitian ... 10

1.7. Lokasi dan Waktu Penelitian ... 10

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bracket pada Ortodontik Cekat ... 11

2.2. Nanokomposit ... 13

2.3. Matriks Geopolimer ... 15

2.4. Filler ... 16

2.4.1. Alumina ... 17

2.4.2. Magnesia ... 17

2.4.3. Silika ... 18

2.5. Magnesia Alumina Spinel ... 19

2.6. Teknik Sol – Gel ... 20

2.7. Sintering ... 23

2.8. Karakterisasi dan Pengujian ... 24

2.8.1. X-ray Diffraction ... 24

2.8.2. Scanning Electron Microscope ... 26

2.8.3. Uji Kekerasan ... 26

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Alat dan Bahan Penelitian ... 28

3.1.1. Bahan dan Alat Prosedur Preparasi dan Sintesis Larutan Alumina, Magnesia, Silika, Matriks dan Aktivator Geopolimer ... 28

3.1.2. Alat Pembuatan Spesimen ... 30

!xii

3.2. Metode Penelitian ... 31

3.2.1. Desain Penelitian ... 31

3.2.2. Variabel Penelitian ... 31

3.2.2.1. Variabel Bebas ... 31

3.2.2.2. Variabel Terikat ... 31

3.2.3. Definisi Operasional Variabel ... 32

3.2.4. Sampel Penelitian ... 33

3.3. Prosedur Penelitian ... 34

3.3.1. Prosedur Preparasi dan Sintesis Alumina, Magnesia, Silika, Matriks dan Aktivator Geopolimer ... 35

3.3.1.1. Pembuatan Larutan Alumina ... 35

3.3.1.2. Pembuatan Larutan Magnesia ... 35

3.3.1.3. Pembuatan Larutan Silika ... 35

3.3.1.4. Pembuatan Larutan Aktivator ... 36

3.3.1.5. Prosedur Sintesis Alumina, Magnesia, Silika ... 36

3.3.2. Pembuatan Spesimen ... 37

3.3.3. Uji Karakteristik dan Uji Kekerasan ... 38

3.3.3.1. Uji Scanning Electron Microscope ... 38

3.3.3.2. Uji Kekerasan ... 39

3.4. Analisis Data ... 39

3.4.1. Hipotesis Statistik ... 39

3.4.2. Kriteria Uji ... 40 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

!xiii

4.1. Hasil Penelitian ... 41

4.1.1. Hasil dan Analisis Karakterisasi Serbuk Filler _{Al-Mg-Si ... 41}

4.1.2. Hasil Karakterisasi Morfologi Mikrostruktur Spesimen ... 43

4.1.3. Hasil dan Analisis Uji Kekerasan ... 44

4.2. Pembahasan ... 46

4.2.1. Pembahasan Karakterisasi Serbuk Filler _{Al-Mg-Si ... 46}

4.2.2. Pembahasan Karakterisasi Morfologi Mikrostruktur Spesimen ... 47

4.2.3. Pembahasan Uji Kekerasan ... 48

BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1. Simpulan ... 51

5.1.1. Simpulan Umum ... 51

5.1.2. Simpulan Khusus ... 52

5.2. Saran ... 52

DAFTAR PUSTAKA ... 53

LAMPIRAN ... 58

! xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Perbandingan Karakteristik Bracket ... 13

Tabel 3.1. Skema Alur Penelitian ... 34

Tabel 4.1. Analisis Xpowder pada Kelompok I ... 42

Tabel 4.2. Analisis Xpowder pada Kelompok II ... 42

Tabel 4.3. Hasil Uji Kekerasan (satuan VHN) ... 45

Tabel 4.4. Rerata Kekerasan Spesimen ... 45

Tabel 4.5. Uji Normalitas Data Kekerasan Spesimen ... 45

! xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Diagram Ternary Mg-Al-Si ... 9

Gambar 2.1. Ilustrasi Struktur Spinel Magnesia Alumina ... 20

Gambar 2.2. Teknik Sol-Gel ... 22

Gambar 2.3. Fasa pada Proses Sintering ... 24

Gambar 2.4. Bentuk Ujung Indentasi Vickers ... 27

Gambar 3.1. Bahan Preparasi dan Sintesis Larutan ... 29

Gambar 3.2. Alat Preparasi dan Sintesis Larutan ... 30

Gambar 3.3. Cetakan Nanokomposit Pra-sintering ... 30

Gambar 3.4. Spesimen Nanokomposit Pra-sintering ... 38

Gambar 3.5. Spesimen Setelah di Potong ... 38

Gambar 3.6. Pemendaman Spesimen dengan Resin Akrilik ... 38

Gambar 3.7. Scanning Electron Microscope ... 39

Gambar 4.1. Spesimen Nanokomposit Uji Kekerasan ... 41

Gambar 4.2. Difraktogram Filler Nanokomposit ... 42

! xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Lembar Permohonan Pelaksanaan Penelitian ... 58

Lampiran 2. Hasil XRD Serbuk Filler _{Al-Mg-Si ... 59}

Lampiran 3. Hasil Uji Kekerasan ... 61

Lampiran 4. Hasil Analisis Statistik ... 62

   

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Penelitian

Maloklusi adalah suatu penyimpangan oklusi dari relasi normal, baik antara gigi pada satu lengkung rahang atau gigi antagonis. Maloklusi dapat dikoreksi dengan perawatan menggunakan alat ortodontik cekat. Alat ortodontik cekat terdiri dari berbagai macam komponen, salah satu komponen yang penting adalah

bracket.1

Bracket merupakan komponen pasif pada alat ortodontik cekat yang menempel pada gigi dan berfungsi menyalurkan gaya ke gigi. Bracket berdasarkan bahannya diklasifikasikan menjadi 4, yaitu: logam, plastik, keramik, dan kombinasi. Bahan

bracket yang paling sering digunakan hingga saat ini adalah jenis logam khususnya bahan stainless steel. Bahan ini sering digunakan karena harga relatif murah, modulus elastisitas tinggi, dan ketahanan terhadap fraktur yang baik, namun memiliki kelemahan yaitu potensi korosi pada keadaan rongga mulut asam, potensi alergi, pewarnaan pada gigi, dan nilai estetik relative rendah.2,3,4 Perkembangan ilmu material kedokteran gigi saat ini tidak hanya mementingkan fungsi mekanis namun juga fungsi estetik, sehingga bracket

keramik mulai sering digunakan karena nilai estetik yang lebih baik. Bracket

keramik selain memiliki nilai estetik yang lebih baik, bahan ini juga memiliki karakteristik antara lain resistensi korosi tinggi, biokompatibilitas sangat baik, dan kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan bracket stainless steel. Keramik sebagai

2

 

bracket juga memiliki kekurangan seperti brittle dan harga relatif mahal sehingga dibutuhkannya bahan alternatif yang dapat digunakan bahan bracket, salah satunya yaitu komposit.4

Komposit secara umum merupakan pencampuran dua atau lebih bahan material yang memiliki struktur dan karakteristik yang berbeda sehingga dapat meningkatkan sifat material yang lebih baik dibandingkan dengan komponen tunggal. Terdapat berbagai macam pengembangan komposit, salah satu yang sedang berkembang hingga saat ini adalah nanokomposit. Nanokomposit merupakan komposit yang memiliki setidaknya satu senyawa yang berukuran nanometer (10-9 m).5-7

Komponen utama pada komposit antara lain matriks dan filler. Matriks merupakan bahan utama yang mengikat partikel filler, matriks yang sering digunakan dalam material kedokteran gigi adalah Bis-GMA, TEG-DMA, dan UDMA. Filler merupakan komponen penguat komposit yang tersebar diantara komponen matriks. Bahan material yang dapat digunakan sebagai filler antara lain alumina, magnesia, dan silika.8,9,10

Matriks nanokomposit yang digunakan adalah matriks geopolimer. Geopolimer merupakan senyawa inorganik aluminasilikat diaktivasi menggunakan larutan alkali kuat. Metode geopolimerisasi saat ini sedang berkembang karena memiliki sifat yang lebih unggul dibanding polimer pada umumnya, seperti strength tinggi dan shrinkage rendah.8,9

Bahan material yang dapat digunakan sebagai filler adalah alumina. Alumina merupakan senyawa keramik yang berasal dari bauksit yang sangat biokompatibel

3

 

dan kekerasan yang tinggi. Penggunaan alumina dalam bidang kedokteran gigi umumnya digunakan sebagai bahan poles pada restorasi logam, komposit, dan keramik. Sifat unggul yang khas dari alumina yaitu kemampuan mencegah adanya retakan yang lebih lanjut pada suatu spesimen.11,12

Magnesia merupakan senyawa oksida yang memiliki berat paling ringan dan resistensi korosi yang sangat baik. Bahan material ini pada material kedokteran gigi digunakan sebagai campuran pada semen, implan, dan bahan restorasi lain. senyawa logam yang umum digunakan di bidang kedokteran gigi sebagai campuran semen, implan, dll. Bahan material magnesia sering dicampur dengan alumina untuk membentuk suatu fasa khusus yang disebut spinel.13,14

Spinel khususnya magnesia alumina spinel merupakan fasa dengan bentuk menyerupai mineral spinel yang terdiri dari ikatan magnesia oksida dan alumina oksida yang memiliki ikatan dapat meningkatkan sifat mekanis dan fisik. Sifat spinel yang dinilai menguntungkan antara lain densitas ringan, tahan terhadap korosi dan suhu tinggi, sintesis sederhana, dan transmisi spinel dapat berwarna transparan.14-16

Bahan material yang paling sering digunakan dalam bidang kedokteran gigi adalah silika. Bahan kedokteran gigi yang menggunakan silika antara lain glass ionomer, komposit dental, kompomer, pasta gigi, dan bahan poles. Silika banyak digunakan karena ketersediaan bahan yang mudah didapat, kekerasan yang cukup baik, dan dapat meningkatkan nilai estetik pada suatu bahan.11,17

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka pada penelitian ini melakukan sintesis nanokomposit berbasis geopolimer dengan filler alumina, magnesia, dan

4

 

silika untuk mengembangkan bahan nanokomposit yang mungkin dapat dijadikan bahan alternatif bracket ortodontik cekat.

1.2. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan di atas, penulis dapat mengidentifikasi masalah sebagai berikut:

1. Apakah terdapat pengaruh perbedaan pada perbandingan filler

alumina:magnesia:silika 48:40:12 dan 65:30:5 terhadap karakteristik nanokomposit berbasis geopolimer untuk aplikasi bracket ortodontik cekat? 2. Apakah terdapat pengaruh perbedaan pada perbandingan filler

alumina:magnesia:silika 48:40:12 dan 65:30:5 terhadap kekerasan nanokomposit berbasis geopolimer untuk aplikasi bracket ortodontik cekat?

1.3. Maksud dan Tujuan Penelitian

Maksud penelitian ini adalah untuk mendapatkan komposit alumina-magnesia-silika berukuran nano yang mungkin dapat digunakan sebagai bahan bracket

keramik pada ortodontik cekat.

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menganalisis ada tidaknya pengaruh perbedaan pada perbandingan filler

alumina:magnesia:silika 48:40:12 dan 65:30:5 terhadap karakteristik nanokomposit berbasis geopolimer untuk aplikasi bracket ortodontik cekat.

5

 

2. Menguji ada tidaknya pengaruh perbedaan pada perbandingan filler

alumina:magnesia:silika 48:40:12 dan 65:30:5 terhadap kekerasan nanokomposit berbasis geopolimer untuk aplikasi bracket ortodontik cekat.

1.4. Manfaat Penelitian

Kegunaan dari penelitian ini terdiri dari kegunaan ilmiah dan kegunaan praktis yang akan diuraikan sebagai berikut:

1.4.1. Manfaat Ilmiah

Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi perkembangan pengetahuan ilmu material kedokteran gigi, khususnya bahan alternatif nanokomposit alumina-magnesia-silika.

1.4.2. Manfaat Praktis

Penelitian nanokomposit alumina-magnesia-silika berbasis geopolimer diharapkan dapat memperoleh nanokomposit alternatif yang mungkin dapat digunakan sebagai bahan bracket pada perawatan ortodontik cekat.

1.4.3. Manfaat Akademis

Hasil penelitian ini digunakan untuk memperoleh data awal dan mengembangkan ilmu kedokteran gigi, khususnya dalam bidang material kedokteran gigi.

6

 

1.5. Kerangka Pemikiran dan Hipotesis

Bracket berdasarkan bahan yang digunakan diklasifikasikan menjadi 4 jenis, yaitu: logam, keramik, plastik, dan kombinasi. Bahan bracket yang sering digunakan saat ini adalah logam stainless steel. Bahan stainless steel memiliki keunggulan antara lain tensile strength tinggi, fracture toughness tinggi, dan harga yang ekonomis.1-4

Bracket keramik saat ini mulai sering digunakan karena memiliki estetik yang lebih baik dibandingkan bracket jenis lain. Bracket keramik yang terdapat dipasaran hingga saat ini adalah bahan zirkonia, alumina monokristalin, dan alumina polikristalin. Ketiga bahan tersebut terdiri dari dua macam warna, pada

bracket zirkonia dan alumina polikristalin berwarna opak sedangkan pada bracket

alumina monokristalin berwarna translusen.4

Bracket alumina monokristalin merupakan bracket transparan yang terbuat dari alumina oksida dengan suhu pembakaran 21000C. Bracket jenis ini memiliki nilai estetika yang paling baik karena berwarna translusen, selain itu bracket alumina monokristalin juga lebih biokompatibel, resisten terhadap korosi dan diskolorisasi baik, dan permukaan yang lebih halus. Bracket alumina monokristalin memiliki sifat yang merugikan seperti fracture toughness yang rendah, brittle, dan harga yang relatif mahal sehingga dibutuhkan bahan alternatif lain seperti komposit.4 Komposit secara umum didefinisikan sebagai hasil pencampuran dua bahan atau lebih yang memiliki struktur dan karakteristik yang berbeda. Komposit berukuran nanomater (10-9 m) merupakan salah satu jenis komposit yang telah

7

 

berkembang saat ini. Nanokomposit memiliki luas permukaan interaksi yang lebih banyak sehingga dapat meningkatkan sifat mekanis dan fisik suatu bahan.6,7,18 Matriks geopolimer merupakan senyawa aluminosilikat yang diaktivasi menggunakan larutan alkali kuat. Geopolimerisasi melalui proses ekstotermal kompleks yang menghasilkan struktur khas dari ikatan geopolimer yaitu ikatan tiga dimensi antara Si-O-Al atau Si-O-Si. Geopolimer terbuat dari ikatan aluminosilikat yang disebut polisialat, sialat merupakan penamaan dari ikatan

silicon-oxo-aluminate (-Si-O-Al-O-). Proses geopolimerisasi ini terjadi dalam suhu kurang dari 100 0C. Kegunaan aktivator dalam proses geopolimerisasi adalah untuk meningkatkan sifat mekanis bahan pada fase awal pemanasan, sehingga struktur ikatan geopolimer bergantung pada tahap polikondensasi aluminosilikat.9,19,20

Alumina merupakan keramik yang berasal dari bauksit dengan sifat biokompatibilitas yang sangat baik dan kekerasan tinggi. Sifat mekanis dari alumina lainnya yaitu resistensi korosi tinggi, resistensi diskolorisasi yang baik, dan kemampuan untuk mencegah terbentuknya retakan lebih lanjut pada suatu bahan. Alumina saat menjadi bahan tunggal memiliki kekurangan yaitu warna alumina yang opak dan brittle sehingga perlu adanya penambahan bahan material lain untuk meningkatkan karakteristik dan estetik alumina.18,21

Magnesia adalah senyawa oksida yang memiliki berat paling ringan. Pada perkembangan ilmu material kedokteran gigi, magnesia dianggap cukup biokompatibel sehingga digunakan untuk campuran pada pembuatan semen dan pasak gigi. Magnesia juga memiliki kelebihan antara lain ketahanan terhadap

8

 

korosi dan stabilisasi dimensional yang baik. Pencampuran magnesia dengan alumina akan membentuk ikatan kompleks yang disebut struktur spinel, dimana ikatan ini memiliki sifat fisik dan mekanis yang baik.13,18,21

Magnesia alumina spinel merupakan keramik yang memiliki rumus kimia MgAl2O4 dengan struktur kristal berbentuk kubik yang terdiri dari ikatan tetrahedral antara magnesia dan oksigen serta oktahedral antara alumina dengan oksigen. Keramik ini memiliki karakteristik antara lain densitas yang rendah, ketahanan terhadap suhu tinggi dan korosi, serta transmisi warna pada spinel yang dapat menghasilkan objek transparan.14-16

Silika merupakan senyawa polimorfik yang banyak digunakan dalam bidang kedokteran gigi. Bahan kedokteran gigi yang menggunakan silika contohnya yaitu: glass-ionomer, kompomer, komposit, bahan poles, pasta gigi. Silika ditambahkan pada suatu bahan umumnya digunakan untuk meningkatkan nilai optik suatu bahan. Penggunaan silika pada berbagai bahan kedokteran gigi karena silika mudah ditemukan di alam dan silika dapat meningkatkan nilai estetik suatu bahan. Silika terbagi menjadi beberapa bentuk, salah satu bentuk yang paling umum digunakan adalah quartz. Quartz merupakan bentuk kristalin material silika yang memiliki transparansi paling baik.17,22-24

Perbandingan filler yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari dua kelompok. Kelompok I yaitu filler dengan perbandingan mol alumina-magnesia-silika sebesar 48:40:12, sedangkan pada kelompok II dengan perbandingan filler

alumina-magnesia-silika 65:30:5. Perbandingan tersebut mengacu pada daerah fasa spinel pada diagram ternary Al-Mg-Si seperti yang terlihat pada gambar 4.6.

9

 

Kelompok I dengan perbandingan filler 48:40:12 berdasarkan diagram ternary akan terbentuk struktur ikatan yang berada pada titik sapphirine, sedangkan kelompok II dengan perbandingan filler 65:30:5 akan terbentuk struktur ikatan pada titik spinel. Perbandingan filler alumina:magensia:silika pada kelompok II juga mengacu pada perbandingan spinel sesuai stokiometri dengan perbandingan alumina dan magnesia yaitu 2 : 1.25

Gambar 1.1. Diagram Ternary Mg-Al-Si26

Berdasarkan kerangka pemikiran tersebut, hipotesis penelitian ini adalah perbedaan konsentrasi filler alumina-magnesia-silika menyebabkan adanya perbedaan karakteristik dan kekerasan pada nanokomposit berbasis geopolimer untuk aplikasi bracket ortodontik cekat.

10

 

1.6. Metode Penelitian

Penelitian ini merupakan penelitian quasi eksperimental atau eksperimental semu. Hasil penelitian dianalisis menggunakan uji t-test independent dengan perangkat lunak SPSS, kemaknaan berdasarkan nilai p < 0,05 dan analisis dilakukan dengan menggunakan program komputer.

1.7. Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Advanced Material Processing Laboratorium ITB, Laboratorium Scanning Electron Microscope Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan Bandung (karakterisasi SEM), Teknik Pertambangan dan Perminyakan ITB (uji kekerasan) dari bulan Januari sampai Agustus 2015.

51 BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1. Simpulan

5.1.1. Simpulan Umum

Simpulan umum yang didapatkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Nanokompsit berbasis geopolimer dengan perbandingan filler

alumina:magnesia:silika 48:40:12 memiliki karakteristik yang lebih baik yaitu presentase fasa kristalin magnesia alumina spinel yang lebih tinggi (65,7%) dengan ukuran kristalin 30-39 nm dan persebaran filler yang merata.

2. Terdapat perbedaan kekerasan yang signifikan antara nanokomposit berbasis

geopolimer dengan perbandingan filler 48:40:12 dan nanokomposit berbasis

geopolimer dengan perbandingan filler 65:30:5, dimana nanokomposit

berbasis geopolimer yang memiliki perbandingan filler 48:40:12

menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi yaitu dengan rerata 60,16 VHN. Hasil penelitian ini dilihat dari kekerasannya belum dapat digunakan untuk bahan bracket ortodontik cekat yang membutuhkan kekerasan _±345 VHN atau hampir setara dengan kekerasan enamel gigi.

52

5.1.2. Simpulan Khusus

Simpulan khusus yang didapatkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Hasil penelitian ini telah dapat membentuk spinel dengan ukuran nano,

namun masih banyak ditemukan bahan pengotor atau sisa reaksi pada permukaan mikrostruktur spesimen.

2. Nanokomposit alumina-magnesia-silika berbasis geopolimer telah

menghasilkan nanokomposit dengan warna transparan, namun spesimen telah melewati suhu sintering (pemanasan akhir) yang seharusnya.

5.3. Saran

1. Pembuatan spesimen dengan metode lain sebaiknya diteliti lebih lanjut agar diperoleh nanokomposit alumina-magnesia-silika yang memiliki stabilitas dimensional lebih baik.

2. Pelarutan bahan pengotor atau sisa reaksi seperti larutan yang digunakan mengatur pH sebaiknya dilakukan untuk mendapatkan hasil serbuk filler yang lebih baik.

3. Nanokomposit alumina-magnesia-silika perlu dilakukan penelitian baik sifat mekanis, fisik, biokompatibilitas, dan lainnya untuk dapat digunakan sebagai bahan pembuatan bracket ortodontik cekat.

 

  53

DAFTAR PUSTAKA

1. Mitchel L. An Introduction Of Orthodontic. 2nd ed. Oxford, Oxford University: Oxford University Press; 2001: 2-3, 162.

2. Tamizharasi, Kumar S. Evolution of Orthodontic Brackets. JIADS (1); 2010: 25.

3. Oh KT, Choo SU, et al. A Stainless Steel Bracket For Orthodontic

Application. European Journal of Orthodontic (27); 2005: 241.

4. Gautam P, Valiathan A. Ceramic Bracket : In Search of an Ideal!. Trend Biomater (20); 2007: 1-6.

5. McCabe JF, Walls WG. Applied Dental Material. 9th ed. UK; Blackwell Publishing; 2008: 196.

6. Campbell FC. Introduction to Composite Material. ASM International; 2010: 1.

7. Camargo PHC, Satyanarayana KG, Wypych F. Nanocomposites: Synthesis,

Structure, Properties and New Application Opportunities. Materials

Research; 2009 ;1(12): 1.

8. Thakur RN, Ghosh S. Effect Of Mix Composition On Compressive Strength

And Microstructure Of Fly Ash Based Geopolymer Composites. ARPN

Journal of Engineering and Applied Sciences;2009; 4(29): 68.

9. Ghosh K, Ghosh P. Effect Of Synthesizing Parameters On Compressive

Strength Of Flyash Based Geopolymer Paste. International Journal Of

Structural And Civil Engineering; 2012 ; 8(1):8.

10. Anusavice KJ. Philips’ Science of Dental Material. 11thed. St. Louis, Missouri: Elsevier; 2003: 401, 203, 97-98.

11. Evelyna A. Sintetis dan Analisi Mikrostruktur Al2O3-SiO2-ZrO2 Berukuran

Nano Sebagai Bahan Pengisi Restorasi Mahkota Jaket Resin

Polymethylmethacrylate Heat-Cured serta Uji Sifat Mekanisnya. Bandung;

Universitas Padjajaran: 2010: 3, 13, 14.

12. Bensalah W, Elleuch K, Feki M, Wery M, Ayedi HF. Mechanical and

Abrasive Wear Properties of Anodic Oxide Layers Formed on Aluminium. J.

 

 

54

13. van Noort R. Introduction Dental Materials. 2nd. London: Mosby Wolfe; 2002: 197,263

14. Racher PR, McConnell RW, Buhr A. Magnesium Aluminate Spinel Raw

Materials for High Performance Refractories for Steel Ladles. p: 2-4

15. Reimanis IE, Kleebe HJ, DiGiovanni A, Cook RL. Transparent Spinel Fabricated from Novel Powders: Synthesis, Microstructure and Optical

Properties. p: 2

16. Meir S. Fabrication of Transparent Magnesium Aluminate Spinel by the

Spark Plasma Sintering Technique. Ben-Gurion University of the Negev

Faculty of Engineering Science Department of Materials Engineering; 2008: p: 11

17. Rahman IA, Padavettan V. Sintesis of Silica Nano Particle by Sol-gel: Size-Dependent Properties, Surface Modifications, and Application in

Silica-polymer Nanocomposites - a Review. Journal of Nanomaterials;2012: 1.

18. Powers JM & Ronald LS. Craig’s Restorative Dental Materials. 12th ed. St. Louis, Missouri; Elsevier; 2006: 232, 233, 234, 102, 105-106.

19. Al Bakri MAM, Kamarudin H, Bnhussain M, et al. Mechanism and Chemical

Reaction of Fly Ash Geopolymer Cement- A Review. Journal of Asian

Scientific Research; 2011:5(1): 250.

20. Sanni SH, Khadiranaikar RB. Performance Of Alkaline Solutions On Grades

Of Geopolymer Concrete. International Journal of Research in Engineering

and Technology; 2013;1 : 367

21. Mordike BL, Ebert T. Magnesium Properties — Applications — Potential. Materials Science and Engineering A302; 2001: 1.

22. Occupational Exposure to Respirable Crystalline Silica -- Review of Health

Effects Literature and Preliminary Quantitative Risk Assessment.

23. Lührs AK, Geurtsen W. The Application of Silicon and Silicates in

Dentistry: A Review. Biosilica in Evolution, Morphogenesis, and

Nanobiotechnology Progress in Molecular and Subcellular Biology; 2009: (47): 359.

24. Soratur SH. Essential of Dental Material. New Delhi; India; Jaypee; 2002: 263.

 

 

55

25. Zou B, Khan ZS, et al. Microstructure, Oxidation Protection and Failure Mechanism Yb2SiO5/ LaMgAl11O19 Coating Deposited on C/SiC Composites

by Atmospheric Plasma Spraying. Elsevier; 2012: (62) 197.

26. Mukherjee S. Applied Mineralogy: Applications in Industry and

Environment. India; Springer; 2011: 373.

27. Manappallil JJ. Basic Dental Materials. 2nd ed. USA, Missouri; Jaypee; 2003: 127, 263.

28. Perrault AD. Polymer Nanocomposites are The Future. University of Wisconsin-Stout; 2005: 5.

29. Hussain F, Okamoto M, Gorga RE. Review article: Polymer-matrix

Nanocomposites, Processing, Manufacturing, and Application: An Overview.

Journal Of Composite Materials; 2006 ; 17(40): 1515.

30. Bulatovic SM. Handbook of Flotation Reagents: Chemistry, Theory and

Practice. 1st ed. Netherland; Elsevier; 2007: 58, 65.

31. Ferracane JL. Materials in Dentistry: Principles and Applications. 2nd ed. USA; Williams & Wilkins; 2001: 300.

32. Kuo MC, Huang JC, Chen M, et al. Fabrication of High Performance

Magnesium/Carbon-Fiber/PEEK Laminated Composites. Materials

Transactions;2003; 8 (4):1613.

33. Gu X, Zheng Y, Cheng Y, Zhong S, Xi T. In vitro corrosion and

biocompatibility of binary magnesium alloys. J.Biomaterials;2008; 4(30):

484.

34. Das S. Preparation of Magnesium Aluminate Spinel by Auto Combustion

Route Using Glycine as Fuel and Densification Study with Cr2O3 Addition.

Rourkela; 2013: 7.

35. Ping LR., Azad AM, Dung TW. Magnesium aluminate (MgAl

2O4) spinel

produced via self-heat-sustained (SHS) technique . Materials Research

Bulletin; 2001; (36) 1418.

36. Akid R. Bottom-up Methods for Making Nanotechnology Products. [serial online] 2004 [cites 11 Juni 2013]. Available from URL: http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=1079

37. Brinker CJ, Scherer GW, Gel Science: The Physic and Chemistry of

 

 

56

38. Tseng TK, Lin YS, Chen YJ, and Chu H. A Review of Photocatalysts

Prepared by Sol-Gel Method for VOCs Removal. Int. J. Mol.

Sci;2010;(11):2338.

39. Attia SM, Wang J, Wu G, Shen J, Jianhua MA. Reviewed on Sol-Gel

Derrived Coatings: Process, Technique, and Optical Applications. J.Mater.

Sci. Technol; 2002; 3(18): 212.

40. Wright JD, Sommerdjik NAJM. Sol-Gel Materials Chemical and

Applications. America: United State;CRC Press; 2001: 3.

41. Richerson D, David W, Richerson, Lee WE. Modern Ceramic Engineering:

Properties, Processing, and Use in Design. 3rd ed. America: United states;

CRC Press; 2006: 477.

42. Rahaman MN, Ceramic Processing and Sintering. America: United States; CRC Press; 2003: 4-5.

43. Elena J, Lucia MD, et al. Application Of X Ray Diffraction (XRD) And Scanning Electron Microscopy (SEM) Methods To The Portland Cement

Hydration Processes. Journal of Applied Engineering Sciences; 2012; 2(15):

35-42.

44. Suryanarayana C, Norton MG. X-Ray Diffraction: A Practical Approach.

New York; Plenum Press;1998: 3-6.

45. Callister WD, Rethwisch DG. Material Science and Engineering: an

Introduction. 3rd ed. USA; Willey & Sons; 1994: 377.

46. Reed SJB. Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron Microscopy

in Geology. 2nd ed. USA; Cambridge; 2005: 1-2.

47. Stadtländer CTK. Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron

Microscopy of Mollicutes: Challenges and Opportunities. Modern Research

and Educational Topics in Microscopy; 2007: 122-125.

48. Krishnan M, Tiwari B, dkk. Transparent Magnesium Aluminate Spinel: a

Prospective Biomaterial for Esthetic Ortodontic Brackets. J Mater Sci: Mater

Med; Springer; 2014: 1-3.

49. Graf RB, Wahl FM, Grim RE. Phase Transformations in Silica-Alumina-Magnesia Mixtures as Examined by Continuous X-ray Diffraction: II

Spinel-Silica Compositions. The American Mineralogist (48); 1963: 152.

50. Selim A. A Literature Review: Orthodontic Brackets. Türk Ortodonti Dergisi; ARICI (11); 1998: 179, 181-182.

 

 

57

51. Clocheret K, Willems G, dkk. Dynamic Frictional Behavior od Orthodontic

Archwires and Brackets. European Journal of Orthodontics; 2004; 26(2):168.

52. Levi EE. Practical Hardness Testing: Made Simple. Welding-advisers; 2003: 14-16.

52

5.1.2. Simpulan Khusus

Simpulan khusus yang didapatkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Hasil penelitian ini telah dapat membentuk spinel dengan ukuran nano,

namun masih banyak ditemukan bahan pengotor atau sisa reaksi pada

permukaan mikrostruktur spesimen.

2. Nanokomposit alumina-magnesia-silika berbasis geopolimer telah

menghasilkan nanokomposit dengan warna transparan, namun spesimen telah

melewati suhu sintering (pemanasan akhir) yang seharusnya.

5.3. Saran

1. Pembuatan spesimen dengan metode lain sebaiknya diteliti lebih lanjut agar

diperoleh nanokomposit alumina-magnesia-silika yang memiliki stabilitas

dimensional lebih baik.

2. Pelarutan bahan pengotor atau sisa reaksi seperti larutan yang digunakan

mengatur pH sebaiknya dilakukan untuk mendapatkan hasil serbuk filler yang

lebih baik.

3. Nanokomposit alumina-magnesia-silika perlu dilakukan penelitian baik sifat

mekanis, fisik, biokompatibilitas, dan lainnya untuk dapat digunakan sebagai

DAFTAR PUSTAKA

1. Mitchel L. An Introduction Of Orthodontic. 2nd ed. Oxford, Oxford University: Oxford University Press; 2001: 2-3, 162.

2. Tamizharasi, Kumar S. Evolution of Orthodontic Brackets. JIADS (1); 2010:

25.

3. Oh KT, Choo SU, et al. A Stainless Steel Bracket For Orthodontic Application. European Journal of Orthodontic (27); 2005: 241.

4. Gautam P, Valiathan A. Ceramic Bracket : In Search of an Ideal!. Trend Biomater (20); 2007: 1-6.

5. McCabe JF, Walls WG. Applied Dental Material. 9th ed. UK; Blackwell Publishing; 2008: 196.

6. Campbell FC. Introduction to Composite Material. ASM International; 2010:

1.

7. Camargo PHC, Satyanarayana KG, Wypych F. Nanocomposites: Synthesis, Structure, Properties and New Application Opportunities. Materials Research; 2009 ;1(12): 1.

8. Thakur RN, Ghosh S. Effect Of Mix Composition On Compressive Strength And Microstructure Of Fly Ash Based Geopolymer Composites. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences;2009; 4(29): 68.

9. Ghosh K, Ghosh P. Effect Of Synthesizing Parameters On Compressive Strength Of Flyash Based Geopolymer Paste. International Journal Of Structural And Civil Engineering; 2012 ; 8(1):8.

10. Anusavice KJ. Philips’ Science of Dental Material. 11thed. St. Louis, Missouri: Elsevier; 2003: 401, 203, 97-98.

11. Evelyna A. Sintetis dan Analisi Mikrostruktur Al2O3-SiO2-ZrO2 Berukuran

Nano Sebagai Bahan Pengisi Restorasi Mahkota Jaket Resin Polymethylmethacrylate Heat-Cured serta Uji Sifat Mekanisnya. Bandung; Universitas Padjajaran: 2010: 3, 13, 14.

12. Bensalah W, Elleuch K, Feki M, Wery M, Ayedi HF. Mechanical and Abrasive Wear Properties of Anodic Oxide Layers Formed on Aluminium. J. Mater. Sci. Technol;2009; 4(25):509.

  54

13. van Noort R. Introduction Dental Materials. 2nd. London: Mosby Wolfe; 2002: 197,263

14. Racher PR, McConnell RW, Buhr A. Magnesium Aluminate Spinel Raw

Materials for High Performance Refractories for Steel Ladles. p: 2-4

15. Reimanis IE, Kleebe HJ, DiGiovanni A, Cook RL. Transparent Spinel Fabricated from Novel Powders: Synthesis, Microstructure and Optical Properties. p: 2

16. Meir S. Fabrication of Transparent Magnesium Aluminate Spinel by the Spark Plasma Sintering Technique. Ben-Gurion University of the Negev Faculty of Engineering Science Department of Materials Engineering; 2008: p: 11

17. Rahman IA, Padavettan V. Sintesis of Silica Nano Particle by Sol-gel: Size-Dependent Properties, Surface Modifications, and Application in Silica-polymer Nanocomposites - a Review. Journal of Nanomaterials;2012: 1. 18. Powers JM & Ronald LS. Craig’s Restorative Dental Materials. 12th ed. St.

Louis, Missouri; Elsevier; 2006: 232, 233, 234, 102, 105-106.

19. Al Bakri MAM, Kamarudin H, Bnhussain M, et al. Mechanism and Chemical

Reaction of Fly Ash Geopolymer Cement- A Review. Journal of Asian Scientific Research; 2011:5(1): 250.

20. Sanni SH, Khadiranaikar RB. Performance Of Alkaline Solutions On Grades

Of Geopolymer Concrete. International Journal of Research in Engineering and Technology; 2013;1 : 367

21. Mordike BL, Ebert T. Magnesium Properties — Applications — Potential. Materials Science and Engineering A302; 2001: 1.

22. Occupational Exposure to Respirable Crystalline Silica -- Review of Health Effects Literature and Preliminary Quantitative Risk Assessment.

23. Lührs AK, Geurtsen W. The Application of Silicon and Silicates in Dentistry: A Review. Biosilica in Evolution, Morphogenesis, and Nanobiotechnology Progress in Molecular and Subcellular Biology; 2009: (47): 359.

24. Soratur SH. Essential of Dental Material. New Delhi; India; Jaypee; 2002: 263.

25. Zou B, Khan ZS, et al. Microstructure, Oxidation Protection and Failure Mechanism Yb2SiO5/ LaMgAl11O19 Coating Deposited on C/SiC Composites

by Atmospheric Plasma Spraying. Elsevier; 2012: (62) 197.

26. Mukherjee S. Applied Mineralogy: Applications in Industry and

Environment. India; Springer; 2011: 373.

27. Manappallil JJ. Basic Dental Materials. 2nd ed. USA, Missouri; Jaypee; 2003: 127, 263.

28. Perrault AD. Polymer Nanocomposites are The Future. University of Wisconsin-Stout; 2005: 5.

29. Hussain F, Okamoto M, Gorga RE. Review article: Polymer-matrix

Nanocomposites, Processing, Manufacturing, and Application: An Overview. Journal Of Composite Materials; 2006 ; 17(40): 1515.

30. Bulatovic SM. Handbook of Flotation Reagents: Chemistry, Theory and Practice. 1st ed. Netherland; Elsevier; 2007: 58, 65.

31. Ferracane JL. Materials in Dentistry: Principles and Applications. 2nd ed. USA; Williams & Wilkins; 2001: 300.

32. Kuo MC, Huang JC, Chen M, et al. Fabrication of High Performance Magnesium/Carbon-Fiber/PEEK Laminated Composites. Materials Transactions;2003; 8 (4):1613.

33. Gu X, Zheng Y, Cheng Y, Zhong S, Xi T. In vitro corrosion and

biocompatibility of binary magnesium alloys. J.Biomaterials;2008; 4(30): 484.

34. Das S. Preparation of Magnesium Aluminate Spinel by Auto Combustion Route Using Glycine as Fuel and Densification Study with Cr2O3 Addition.

Rourkela; 2013: 7.

35. Ping LR., Azad AM, Dung TW. Magnesium aluminate (MgAl

2O4) spinel produced via self-heat-sustained (SHS) technique . Materials Research Bulletin; 2001; (36) 1418.

36. Akid R. Bottom-up Methods for Making Nanotechnology Products. [serial

online] 2004 [cites 11 Juni 2013]. Available from URL:

http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=1079

37. Brinker CJ, Scherer GW, Gel Science: The Physic and Chemistry of Sol-Gel Processing. United States: Academic press; 1990: 2.

  56

38. Tseng TK, Lin YS, Chen YJ, and Chu H. A Review of Photocatalysts Prepared by Sol-Gel Method for VOCs Removal. Int. J. Mol. Sci;2010;(11):2338.

39. Attia SM, Wang J, Wu G, Shen J, Jianhua MA. Reviewed on Sol-Gel Derrived Coatings: Process, Technique, and Optical Applications. J.Mater. Sci. Technol; 2002; 3(18): 212.

40. Wright JD, Sommerdjik NAJM. Sol-Gel Materials Chemical and

Applications. America: United State;CRC Press; 2001: 3.

41. Richerson D, David W, Richerson, Lee WE. Modern Ceramic Engineering: Properties, Processing, and Use in Design. 3rd ed. America: United states; CRC Press; 2006: 477.

42. Rahaman MN, Ceramic Processing and Sintering. America: United States; CRC Press; 2003: 4-5.

43. Elena J, Lucia MD, et al. Application Of X Ray Diffraction (XRD) And Scanning Electron Microscopy (SEM) Methods To The Portland Cement Hydration Processes. Journal of Applied Engineering Sciences; 2012; 2(15): 35-42.

44. Suryanarayana C, Norton MG. X-Ray Diffraction: A Practical Approach. New York; Plenum Press;1998: 3-6.

45. Callister WD, Rethwisch DG. Material Science and Engineering: an

Introduction. 3rd ed. USA; Willey & Sons; 1994: 377.

46. Reed SJB. Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron Microscopy

in Geology. 2nd ed. USA; Cambridge; 2005: 1-2.

47. Stadtländer CTK. Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy of Mollicutes: Challenges and Opportunities. Modern Research and Educational Topics in Microscopy; 2007: 122-125.

48. Krishnan M, Tiwari B, dkk. Transparent Magnesium Aluminate Spinel: a Prospective Biomaterial for Esthetic Ortodontic Brackets. J Mater Sci: Mater Med; Springer; 2014: 1-3.

49. Graf RB, Wahl FM, Grim RE. Phase Transformations in Silica-Alumina-Magnesia Mixtures as Examined by Continuous X-ray Diffraction: II Spinel-Silica Compositions. The American Mineralogist (48); 1963: 152.

50. Selim A. A Literature Review: Orthodontic Brackets. Türk Ortodonti Dergisi; ARICI (11); 1998: 179, 181-182.

51. Clocheret K, Willems G, dkk. Dynamic Frictional Behavior od Orthodontic Archwires and Brackets. European Journal of Orthodontics; 2004; 26(2):168. 52. Levi EE. Practical Hardness Testing: Made Simple. Welding-advisers; 2003: