ANALISA PENGARUH JARAK NOZZLE DAN TEKANAN UDARA PADA PELAPISAN DENGAN METODE AIR SPRAY TERHADAP SIFAT MAGNETIK KOMPOSIT BARIUM HEKSAFERRITPOLIANILIN

  TUGAS AKHIR – TL 091584

ANALISA PENGARUH JARAK NOZZLE DAN

TEKANAN UDARA PADA PELAPISAN

DENGAN METODE AIR SPRAY TERHADAP

SIFAT MAGNETIK KOMPOSIT BARIUM

HEKSAFERRIT/POLIANILIN M. Fiqhi Dzikriansyah NRP 2713 100 103 Dosen Pembimbing: Dr. Widyastuti, S.Si., M.Si Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc Departemen Teknik Material Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

  TUGAS AKHIR – TL 091584

ANALISA PENGARUH JARAK NOZZLE DAN

TEKANAN UDARA PADA PELAPISAN DENGAN

METODE AIR SPRAY TERHADAP SIFAT

MAGNETIK KOMPOSIT BARIUM HEKSAFERRIT/POLIANILIN M. Fiqhi Dzikriansyah NRP 2713 100 103 Dosen Pembimbing: Dr. Widyastuti, S.Si., M.Si Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc Departemen Teknik Material Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

_i ii

  

(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)

  FINAL PROJECT – TL 091584

THE EFFECT OF NOZZLE DISTANCE AND AIR

PRESSURE USING AIR SPRAY COATING

METHOD ON MAGNETIC PROPERTIES OF

BARIUM HEXAFERRITE / POLYANILINE COMPOSITE M. Fiqhi Dzikriansyah NRP 2713 100 103 Advisor: Dr. Widyastuti, S.Si., M.Si Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc Material Engineering Department Fakulty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

_iii iv

  

(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan) v

vi

  

(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)

  

ANALISA PENGARUH JARAK NOZZLE DAN TEKANAN

UDARA PADA PROSES PELAPISAN MENGGUNAKAN

METODE SPRAY TERHADAP SIFAT MAGNETIK

KOMPOSIT BARIUM HEKSAFERRIT/POLIANILIN

Nama Mahasiswa : M. Fiqhi Dzikriansyah

  NRP : 2713100103 Jurusan : Teknik Material FTI ITS Dosen Pembimbing : Dr. Widyastuti S.Si., M.Si. Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc.

  

ABSTRAK

Radar Absorbing Material (RAM) merupakan material

yang mampu menyerap gelombang elektromagnetik atau radar.

  

Komposit RAM umumnya terdiri dari material magnetik dan

material dielektrik. Pada penelitian ini digunakan Barium

Heksaferrit sebagai material magnetik dan polimer konduktif

Polinailin (PAni) sebagai material dielektrik. Barium Heksaferrit

disintesis menggunakan metode solid state dan Polianilin

disintesis menggunakan metode Polimerisasi In Situ. Barium

Heksaferrit dopping Zn yang disintesis memiliki nilai Magnetic

Saturation (Ms) yang cukup baik sebesar 59.389 emu/gr dan nilai

koersivitas (Hc) 833,17 Oe. Untuk nilai konduktivitas listrik

_-5

Polianilin yang disintesis sebesar 1.57943 x 10 S/cm. Nilai

tersebut dapat diklasifikasikan dalam rentang bahan semi

konduktor yang baik untuk aplikasi RAM. Kedua material

tersebut kemudian dikompositkan dan dilapiskan pada Aluminium

2024 menggunakan metode Air Spray Coating setelah terlebih

dahulu dicampur dengan cat epoxy dengan perbandingan 10 :

90% wt. Perhatian utama pada penelitian ini ditujukan pada

pengaruh jarak nozzle (10, 20 dan 30 cm) dan tekanan udara (5,

6 dan 7 bar). Karakterisasi komposit RAM diuji dengan

_vii

  

menggunakan pengujian FTIR, XRD, SEM-EDX, LCR meter,

  

VSM dan VNA. Diperoleh penyerapan paling optimum pada jarak

nozzle 10 cm dan tekanan udara 7 bar sebesar -23.232 dB pada

frekuensi penyerapan 9.335 GHz dengan ketebalan hasil coating

109.3 micron. Nilai tersebut cukup baik untuk diaplikasikan

sebagai material penyerap radar pada badan pesawat.

  

Kata kunci : Komposit RAM, Barium Heksaferrit, Polianilin,

Air Spray Coating

  viii

  

THE EFFECT OF NOZZLE DISTANCE AND AIR

PRESSURE USING AIR SPRAY COATING METHOD ON

MAGNETIC PROPERTIES OF BARIUM HEXAFERRITE /

POLYANILINE COMPOSITE

  Name : M. Fiqhi Dzikriansyah NRP : 2713100103 Department : Materials Engineering FTI ITS Advisor : Dr. Widyastuti S.Si., M.Si. Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc.

  

ABSTRACT

Radar Absorbing Material (RAM) is a material that has

an ability to absorb electromagnetic or radar waves. Composite

  

RAM generally consists of magnetic material and dielectric

material. In this study Barium Hexaferrite used as magnetic

material and Polinailin conductive polymer (PAni) as dielectric

material. Barium Hexaferrit is synthesized using solid state

method and Polyaniline synthesized using In Situ polymerization

method. Barium Hexaferrit dopped Zn after synthesized has a

good Magnetic Saturation (Ms) value of 59,389 emu / gr and

coercivity value (Hc) 833.17 Oe. Polyiline after synthesized has

electrical conductivity value of 1.57943 x 10-5 S / cm. These

values can be classified in a range of good semiconductor

materials for RAM applications. Both materials are then

composited and coated on Aluminum 2024 using Air Spray

Coating method after first mixed with epoxy paint with a ratio of

10: 90% wt. The main concerns in this study are aimed at the

effect of nozzle distance (10, 20 and 30 cm) and air pressure (5, 6

and 7 bar). The composite characterization of RAM was tested

_ix

  

using FTIR, XRD, SEM-EDX, LCR meter, VSM and VNA. The

optimum absorption was obtained at 10 cm distance of nozzle and

7 bar-air pressure of -23.232 dB at 9.335 GHz absorption

frequency with 109.3 micron coating thickness. The value is good

enough to be applied as a radar absorbent material on the

airplane.

  

Keywords: Composite RAM, Barium Hexaferrit, Polyaniline,

Air Spray Coating

  x

KATA PENGANTAR

  xi

  Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkah limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga mampu menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul

  : “ANALISA PENGARUH JARAK NOZZLE DAN TEKANAN UDARA PADA PROSES PELAPISAN MENGGUNAKAN METODE SPRAY TERHADAP SIFAT MAGNETIK KOMPOSIT BARIUM HEKSAFERRIT/POLIANILIN ”.

  Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan dan memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T) Departemen Teknik Material Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Tugas akhir ini tidak akan berjalan dengan lancar.

  Penulis menyadari bahwa tanpa dukungan dan dorongan dari berbagai pihak penulisan Tugas Akhir ini tidak akan berjalan dengan lancer. Oleh karena itu melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :

  1. Allah SWT yang selalu melimpahkan rahmat dan karunia serta kelancaran dan kemudahan dalam menyelesaikan Tugas akhir ini 2. Ayah, Ibu, kakak, dan adik serta keluarga atas doa, dukungan dan pengertian yang telah diberikan selama ini

  3. Ibu Dr. Widyastuti, S.Si, M.Si dan Bapak Dr. Eng Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah member bimbingan dan motivasi pada saya

  4. Bapak Dr. Agung Purniawan, ST, M.Eng selaku Ketua Departemen Teknik Material.

  5. Dosen Tim Penguji seminar dan sidang serta seluruh dosen Departemen Teknik Material.

  6. Teman-teman MT 15 yang memberikan dukungan di empat tahun masa kuliah

  Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak sangat dibutuhkan.

  Surabaya, 21 Juli 2017 Penulis xii

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

  …………………………………………… i

  TITLE PAGE

  ……………………..…………………………. iii

  LEMBAR PENGESAHAN

  ……………………………………v

  ABSTRAK

  …………………………………………………….vii

  ABSTRACT

  ……………………………………………………ix

  KATA PENGANTAR

  …………………………………………xi

  DAFTAR ISI

  ………………………………………………....xiii

  DAFTAR GAMBAR

  ………………………………………...xvii

  DAFTAR TABEL

  …………………………………………....xix

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang ………………………………………..1

  1.2 Perumusan Masalah …………………………………..2

  1.3 Batasan Masalah ……………………………………...2

  1.4 Tujuan Penelitian ……………………………………..2

  1.5 Manfaat Penelitian ……………………………………2

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Radar Absorbing Material (RA M) ……………………3

  2.2 Polymer Matr ix Composite ………………………….. 8

  2.3 Barium M-Heksaferrit (BaFe

  12 O

  19

  ) …………………..9

  2.4 Struktur dan Kondu ktivitas Polianilin (PAni) ……….11

  2.5 Air Spray......................................................................14

  2.6 Pengaruh Jarak Nozzle dan Tekanan Uda ra ………... 18

  2.7 Reflection Loss ………………………………………22

  2.8 Fenomena Adhesif …………………………………...23

  BAB III METODOLOGI

  3.1 Bahan ………………………………………………...25

  3.2 Alat ………………………………………………….26

  3.3 Diagra m Alir Penelitian ……………………………..28

  3.3.1 Sintesis Barium Heksaferrit ……………………..29 _xiii

  3.3.2 Sintes is Polianilin (PAni) ………………………..30

  3.3.3 Proses Pelapisan …………………………………31

  3.4 Langkah Percobaan ………………………………….33

  3.4.1 Sinte sis Barium Heksaferrit ……………………..33

  3.4.2 Sintesis Polianili n ……………………………….34

  3.4.3 Proses Pelapisan …………………………………36

  3.5 Karakt erisasi Spesimen ……………………………...37 3.

  5.1 Pengujian XRD ………………………………….37 3.

  5.2 Pengujian SEM ………………………………….39 3.5.

  3 Pengujian FTIR ………………………………….40

  3.5.4 Pengujian VSM ………………………………….41

  3.5.5 Pengujian LCR- meter ……………………………42 3.5 .6 Pengujian VNA ………………………………….44

  BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

  4.1 Analisa Data …………………………………………47

  4.1.1 Analisa Hasil SEM-EDX Barium Heksaferrit .………………………………………..………………..47

  4.1.2 Analisa Hasil Pengujian XRD Barium Heksaferrit …………………………..……………………………...50

  4.1.3 Analisa Hasil Pengujian FTIR Barium Heksaferrit ………………………………….……………………...51

  4.1.4 Analisa Hasil VSM Barium Heksaferrit………….52

  4.1.5 Analisa Hasil SEM- EDX Polianilin ……………..53

  4.1.6 Analisa Hasil Pengujian FTIR Polianilin ………..54

  4.1.7 Analisa Hasil Konduktivitas Listrik Polianilin…..56

  4.1.8 Analisa Hasil Uji EDX Komposit BaM/Pani ……56

  4.1.9 Analisa Hasil Uji FTIR Komposit BaM/Pani …...57

  4.1.10 Analisa Pengamatan Makroskopik Spesimen Coating .……………………………………………….59

  4.1.11 Analisa Hasil Uji Thickness Proses Pelapisan….61

  4.1.12 Analisa Hasil Pengujian VNA .………………...63

  4.2 Pembahasan …………………………………………67 _xiv

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan …………………………………………73

  5.2 Saran ………………………………………………..74

DAFTAR PUSTAKA

  ………………………………………..xxi

  LAMPIRAN

  xv xvi

  

(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)

  xvii

Gambar 3.3 Diagram alir preparasi plat alumini um ……….31Gambar 4.1 Hasil SEM (a) BaM Non Dopping 5000x (b)

  (VNA) ……44

Gambar 3.13 Alat uji Vector Network AnalyzerGambar 3.12 Inductance Capasitance Resistance (LCM- meter)………………………………………….43

  (VSM)………………………………………....41

Gambar 3.11 Alat uji Vibratng Sample MagnetometerGambar 3.10 Fourier Transform Infra Red (FTIR) …………40

  (SEM) ……….39

Gambar 3.9 Scanning Electron Microscope

  ………………….….…38

Gambar 3.7 Pro ses pelapisan ………………………………37 Gambar 3.8 X-Ray Diffractometer ..Gambar 3.6 Proses sintesis Polianilin dengan metode polimerisasi in situ ……………………………35Gambar 3.5 Proses sintesis Barium Heksaferrit menggunakan metode solid state …………………………….34

  Gambar 3.4 Diagram alir proses pelapisan ………………...32

  Gambar 3.2 Diagram alir sintesis polianilin ……………….30

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.5 Struktur Polianilin …………………….………12

  Gambar 2.1 Gelombang elektromagnetik ……………….…..3

Gambar 2.2 Energi disipasi pada material RAM …………....5Gambar 2.3 Ikatan (a) linear (b) cross-linked

  ………….…...9

Gambar 2.4 Struktur Kristal Barium M-

  Hekksaferrit ……...10

Gambar 2.6 Bentuk-bentuk struktur Polianilin (PAni) berdasarkan oksidanya ……………………….12Gambar 3.1 Diagram alir sintesis Barium Heksaferrit ….....29Gambar 2.7 Proses protonasi- deprotonasi PAni …………...13Gambar 2.8 Mekanisme pada pelapisan air spray

  …...…….15

Gambar 2.9 Hubungan antara (a) pengaruh ukuran nozzle (b) pengaruh tekanan fluida (c) pengaruh kkentalan

  fluida terhadap ukuran droplet spray …………18 Gambar 2.10

  Mekanisme fenomena Adhesi ……………...…24

  BaM dopping Zn 5000x ………………………48

Gambar 4.2 Hasil pengujian EDX (a) BaM Non Dopping (b)

  BaM dopping Zn ……………………………...49

Gambar 4.3 Pola XRD (a) Barium Heksafeerot Non Dopping

  (b) Barium Heksaferrit dopping Zn …………..50

Gambar 4.4 Pergeseran peak intensitas tertinggi BaM non doping dan BaM doping Zn …………………. 51Gambar 4.4 H asil pengujian FTIR Barium Heksaferrit …....52

  Gambar 4.5 Hasil uji VSM ………………………………...53

  Gambar 4.6 Hasil SEM Polianilin …………………………54

Gambar 4.7 Hasil FTIR Polianilin …………………………55Gambar 4.8 Grafik pengujian konduktivitas listrik polianilin……………………………………....56Gambar 4.9 Hasil pengujian EDX komosit RAM Barium

  Heksaferrit- Polianilin …………………………57

Gambar 4.10 Grafik hasil pengujian FTIR komposit RAM

  Barium Heksaferrit- Polianilin ………………..58 Gambar 4.11

  Struktur ikatan komposit BaM/PAni …………59

Gambar 4.12 Hasil pengamatan makroskopik spesimen

  Coating………………………………………...60

Gambar 4.12 Grafik pengaruh jarak nozzle terhadap ketebalan

  …………………………………………….…..62

Gambar 4.13 Grafik pengaruh tekanan udara terhadap ketebalan ………………………………….…..63Gambar 4.14 Hasil pengujian VNA (a) tekanan 5 bar (b) tekanan 6 bar (c) tekanan 7 bar …………….…65Gambar 4.15 Kurva trend pengaruh tekanan udara terhadap

  Reflection Loss

  ………………………………...66

Gambar 4.16 Kurva trend pengaruh jarak nozzle terhadap

  Reflection Loss

  …………………………..…….67 xviii

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Radar Cross Section pada gelombang mikro ………5

  Tabel 2.2 Tabel sifat material dari Barium Heksaferrit ……… 6

Tabel 2.3 Properties Anilin ………………………………….11Tabel 2.4 Kelebihan dan kekurangan Air Spray

  ……………..11

Tabel 2.5 Permasalahan pada Air Spray

  ……………………..16

Tabel 2.6 Kajian penelitian sebelumnya …………………….19

  Tabel 3.1 Karakterisasi Bahan ………………………….……26

  Tabel 3.2 Skema sintesis Barium Heksaferrit ……………….45

Tabel 3.3 Skema sintesis Polianilin ………………………….46

  Tabel 3.4 Skema proses pelapisan …………………………...46

  Tabel 4.1 Karakteristik gugus fungsi Polianilin ……………..55

Tabel 4.2 Karakteristik gugus fungsi komposit RAM ……….59Tabel 4.3 Nilai reflection loss pada campuran cat epoxy dan material komposit RAM dengan variasi tekanan

  udara dan jarak nozzl e ……………………………65 xix xx

  

(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Teknologi stealth merupakan salah satu perkembangan teknologi dibidang pertahanan yang bertujuan untuk meminimalisir respon dari gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh radar, sehingga posisi suatu benda tidak terdeteksi. Kemampuan material dalam menyerap gelombang elektromagnetik atau radar dinamakan dengan Radar Absorbing

  

Material (RAM). Material penyerap radar (RAM) terdiri dari dari

  dua bahan utama yaitu material magnetik (Barium M-Heksaferrit) dan material dielektrik Polianilin. Teknologi RAM dibidang pertahanan biasa diaplikasikan pada pesawat anti radar (stealth) yaitu dengan melapisi bagian luar badan pesawat atau kapal dengan material RAM, sehingga gelombang radar yang mengenai bagian luar pesawat akan diserap oleh material RAM tersebut.

  Banyak hal yang perlu diperhatikan untuk memaksimalkan kinerja material RAM pada pesawat. Ketebalan lapisan coating (RAM) merupakan salah satu hal yang mempengaruhi kemampuan penyerapan gelombang radar oleh material RAM, dimana absorbsi gelombang radar meningkat seiring dengan peningkatan ketebalan material (Kaur, 2014). Disisi lain, ketebalan coating pesawat terbatas karena hal tersebut turut mempengaruhi peforma pesawat ketika terbang.

  Metode air spray coating dinilai sesuai untuk menghasilkan nilai reflection loss material RAM yang tinggi dengan hasil

  

coating yang setipis mungkin. Oleh karena itu pada penelitian ini

  dianalisis pengaruh jarak nozzle (10, 20 dan 30 cm) dan tekanan udara (5, 6 dan 7 bar) pada proses pelapisan material RAM BaM/PAni + cat epoxy (10 : 90 wt%) menggunakan metode air

  spray terhadap sifat magnetik dari komposit RAM BaM/PANI.

  

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

  1.2 Rumusan Masalah

  Masalah yang akan dibahas pada penelitian kali ini adalah : 1. Bagaimana pengaruh jarak nozzle pada proses pelapisan menggunakan metode spray terhadap kekuatan lekat dan sifat magnetik komposit RAM BaM/PANI ?

  2. Bagaimana pengaruh tekanan udara pada proses pelapisan menggunakan metode spray terhadap kekuatan lekat dan sifat magnetik komposit RAM BaM/PANI ?

  1.3 Batasan Masalah

  Agar diperoleh hasil akhir yang baik dan sesuai dengan yang diinginkan serta tidak menyimpang dari permasalahan yang ditinjau, makan batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

  3

  2

  3

  1. Serbuk BaCO dan Fe O diangap tidak ada pengotor 2.

  Polanilin dianggap tidak ada pengotor

  o 3.

  C) Temperatur holding dianggap konstan (1200

  4. Sudut penyemprotan dianggap sama

  1.4 Tujuan Penelitian

  Tujuan dari diadakannya penilitian ini adalah : 1. Menganalisis pengaruh jarak nozzle pada proses pelapisan menggunakan metode spray terhadap kekuatan lekat dan sifat magnetik komposit RAM BaM/PANI.

  2. Menganalisis pengaruh tekanan udara pada proses pelapisan menggunakan metode spray terhadap kekuatan lekat dan sifat magnetik komposit RAM BaM/PANI.

  1.5 Manfaat Penelitian

  Manfaat penelitian ini diharapkan diperoleh data tentang jarak nozzle dan tekanan nozzle yang optimum untuk menghasilkan kekuatan lekat dan sifat magnetik komposit RAM BaM/PANI yang terbaik.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Radar Absorbing Material (RAM)

  Radar atau Radio Detection and Ranging merupakan suatu sistemang berguna untuk mendeteksi, mengukur jarak dan membuat map benda-benda seperti pesawat terbang, berbagai kendaraan bermotor dan informasi Ada tiga komponen utama yang tersusun di

  

dalam sistem radar, yaitu antena, transmitter (pemancar sinyal)

dan receiver (penerima sinyal). Prinsip kerja radar ialah

transmitter melepaskan gelombang elektromagnetik sehingga

mengenai sasaran. Kemudian gelombang dipantulkan kembali

dan ditangkap oleh receiver. Gelombang elektromagnetik sendiri

merupakan kombinasi antara medan listrik dan medan magnet

yang merambat secara transversal dan tegak lurus terhadap arah

rambatnya seperti pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Gelombang elektromagnetik (Saleh, 2012)

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI-ITS

  Pada perambatan gelombang ada beberapa karakter yang bisa diukur yaitu panjang gelombang, frekuensi dan amplitudo. Amplitudo (A) adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang (λ) adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi (f) adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satuan waktu.

  RAM menyerap gelombang radar yang ditransmisikan oleh antena sehingga energi pantulan gelombang minimal atau bahkan hilang. RAM mengandung karbon besi ferrit sebagai susunan aktif yang dapat menyerap gelombang radar (Felly, 2010). Ketika gelombang radar mengenai lapisan RAM, suatu medan magnetik akan dihasilkan oleh elemen metalik dari lapisan RAM. Medan magnetik tersebut akan menghasilkan polarisasi dan disipasi gelombang radar. Energi yang tidak diserap oleh individual karbon besi ferrit dipantulkan ke elemen lainnya.

  Mekanisme terjadinya penyerapan pada Radar Absorbing

  

Material (RAM) terjadi melalui dua mekanisme yaitu rugi listrik

(electrical loss) dan rugi magnetik (magnetic loss). Ketika

  gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh radar mengenai lapisan material RAM, gelombang magnetik akan diserap oleh material magnetik (magnetic loss) melalui perputaran dipol magnetik yang diakibatkan oleh medan magnet eksternalnya sehingga meningkatkan intensitas medan magnet internalnya, sedangkan gelombang listrik akan diserap oleh material dielektrik (electrical loss) melalui pergerakan dipol-dipol listrik dalam material tersebut, dimana dipol-dipol listrik ini akan terus berosilasi mengikuti arah medan listrik yang datang dan dari gerak osilasi tersebut akan menimbulkan energi panas sehingga terjadi konversi energi listrik menjadi energi termal yang kemudian ditransmisikan atau dikenal dengan proses disipasi energy sebagaimana Gambar 2.2.

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI

• – ITS

  Gambar 2.2

  Energi disipasi pada material RAM (Wilson, 2006) RAM hanya salah satu bagian dari teknologi stealth

  (Dharma, 2012). Sebuah RAM dapat secara signifikan mengurangi Radar Cross Section (RCS) objek pada frekuensi radar tertentu. RCS adalah daerah pada target yang memantulkan sinyal radar yang datang berdasarkan ukuran, bentuk, maupun jenis materialnya ke arah penerima radar (Knott, 2009). Sehingga semakin kecil nilai RCS yang diterima maka semakin kecil pula ukuran target yang terdeteksi. Beberapa contoh RCS pada frekuensi gelombang mikro ditunjukkan pada Tabel 2.1.

  RAM masih terus dikembangkan di berbagai negara hingga saat ini. Material penyerap gelombang radar atau RAM

  Lmaks

  idealnya memiliki nilai rugi refleksi maksimum (R ) ≤ -20 dB, dengan spesifikasi material yang ringan, mudah didesain, murah dan stabil terhadap pengaruh lingkungan (Mashuri, 2012). Beberapa spesifikasi RAM komersil dapat dilihat pada Tabel 2.2.

  10

  20 Bomber besar, pesawat penumpang besar

  0.01 Serangga

  1 Burung

  2 Manusia

  100 Sepeda

  10 Kapal pesiar besar 10000 Truk pengangkut 200 Mobil

  2 Perahu motor

  0.02 Perahu kecil

  40 Helikopter jumbo 100 Kapal induk pesawat terbang 100000 Sekoci

  6 Bomber medium, pesawat penumpang medium

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI-ITS

  2 Pesawat tempur besar

  1 Pesawat tempur kecil, helikopter 4 penumpang

  0.5 Pesawat terbang kecil mesin tunggal

  ) Misil konvensional tak berawak

  2

  Target RCS (m

  pada Gelombang Mikro (Skolnik, 1981)

  Tabel 2.1Radar Cross Section

• 5

  Laporan Tugas Akhir Departemen Teknik Material FTI

• – ITS

  Tabel 2.2

  Spesifikasi beberapa RAM komersil (Dayton, 2010)

  Spesifikasi Frek Produk Nama Bentuk Bahan Tebal R L uensi (mm) (dB) (GHz ) Besi karbonil

Wafel + lembar

  7.62 -20

  3 Wesch karet (Submarine Jerman Lembaran

  ) Jauman resitif 76.2 -20 2-15 absorber

• plastik rigid US

  

Shipborne Salibury Iron + X-

Rubber 1.778 -20 Screen matriks karet band absorber

  Company Al dengan

MX-410 Oriented matriks -15- X-

Amerika 0.635

  (Airbone) disk karet+karbon

  20 Band hitam Sponge Karbon 2.4 -

• Spongex Products dilapisi bulu 50.8 -20

  10 Company hewan Circuit

  Severin Ferrite X- Piramidal -60 - analog and mayer underalayer Band material

  BaFe O /P _{12 19} RAM Liu Pellet 2 -28

  12.8 Ani PN 1045R- Absorbing Q-ZORB Lembaran Natural

  0.9 -20

  16.7 Microwave rubber

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI-ITS

2.2 Polymer Matrix Composite (PMC)

  Komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih bahan dengan sifat kimia dan sifat fisika yang berbeda dan tidak larut satu dengan yang lain. Sarat terbentuknya komposit yaitu dengan adanya ikatan permukaan antara matriks (penyusun dengan fraksi volume terbesar) dan filler (penguat/reinforced) yang terjadi karena adanya gaya adhesi dan kohesi. Dalam material komposit gaya adhesi-kohesi terjadi melalui tiga cara yaitu interlocking antar permukaan, gaya elektrostatis dan gaya Vanderwalls.

  Bahan magnet konvensional terbuat seluruhnya dari bahan logam melalui proses casting dan sintering sehingga terdapat kekurangan seperti berat, rapuh dan harganya cukup mahal. Magnet komposit merupakan gabungan antara serbuk magnet heksaferit dan bahan pengikat bukan magnetik seperti polimer. Oleh karena itu sekarang ini dikembangkan magnet komposit, mengingat akan diperoleh bahan magnet yang ringan, elastis dan murah, sehingga banyak diaplikasikan sebagai Radar

  Absorbing Material (RAM) (Sudirman dkk, 2002).

  PMC adalah jenis komposit yang menggunakan material polimer sebagai matriknya (Syarif, 2008). Matrix polimer terbagi menjadi dua yaitu thermoset dan termoplastik. Thermoset adalah material yang sulit untuk dipanaskan kembali atau didaur ulang karena memiliki ikatan rantai yang berbentuk cross-linked (Chawla, 2013) yang menyebabkan kuat dan kaku contoh material thermoset adalah epoksida, poli-imida, sedangkan termoplastik adalah polimer yang dapat dilunakkan berulang kali dengan menggunakan panas dimana jenis polimer tersebut tidak memiliki ikatan silang melainkan membentuk struktur liner dan bercabang, contoh material termoplastik adalah poliester, PET, Nylon66. Berikut Gambar 2.3 ikatan rantai liner dan cross-linked.

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI

• – ITS

  (a) (b) Gambar 2.3

  Ikatan (a)linear(b)coss-linked Kelebihan dari PMC adalah biaya pembuatan murah, dapat diproduksi massal, tahan simpan, lebih ringan dan tahan korosi. Aplikasi dari Polymer Matrix Composite (PMC) di bidang teknologi pertahanan antara lain sebagai komponen pesawat ruang angkasa, rotor helikopter, dan RAM.

2.3 Barium M-Heksaferrit (BaFe

  ^{12 O 19 )}

  Komposit RAM terdiri dari bahan dielektrik dan bahan magnetik. Barium M-Heksaferit (BaM) digunakan sebagai bahan magnetik dan polimer konduktif sebagai bahan dielektrik. BaM dengan struktur heksagonal telah dikenal sebagai material magnetik permanen yang memiliki high-performance dan banyak diaplikasikan pada bidang militer sebagai RAM. BaM biasanya dikompositkan dengan matrik polimer sehingga memiliki sifat penyerapan yang lebih baik terhadap gelombang elektromagnetik.

  Struktur kristal dari tipe M-ferrite telah dijabarkan oleh Adelskold pada Gambar 2.4 yang menunjukkan unit sel dari BaM. Dalam unit sel, ion O2- membentuk hexagonal lattice.

  Setiap lima layer oksigen terdapat satu ion O2- yang digantikan oleh Ba karena memiliki diameter yang hampir sama. Di sisi lain, dapat diketahui dari konsep magnetik bahwa paduan tipe M

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI-ITS

  memiliki tipe struktur ferromagnetik. Pada magnet

  12

  19 BaFe O merupakan ferritic iron dengan momen magnetik sebesar 5µ B . Struktur kristal dari BaM seperti pada Gambar 2.4.

  Gambar 2.4

  Struktur Kristal Barium M-Heksaferrit (Castellanos, 2011)

  Barium Heksaferrit merupakan material hard magnetic yang biasanya dimanfaatkan dalam pembuatan magnet permanen (Idayanti, 2003). Material magnetik diklasifikasikan menjadi dua macam antara lain soft magnetic dan hard magnetic. Softmagnetic merupakan material yang mudah di buat menjadimagnet (magnetisasi) dan mudah dihilangkan pula sifat kemagnetannya (demagnetisasi). Sedangkan hard magnetic merupakan material yang susah untuk dimagnetisasi maupun didemagnetisasi (Spaldin, 2011). Sifat material dari Barium M-Heksaferrit dapat dilihat pada Tabel 2.3.

• – ITS

2.4 Struktur dan Konduktivitas Polianilin (PAni)

  5 NH 2 ) dalam suasana asam. Polimer konduktif adalah

  C

  o

  Titik didih 184,1 C Tekana uap 0.489 mm Hg T 25

  3 Titik lebur -6,3 C

  Densitas 1,02 g/cm

  C Temperatur degradasi 350 C

  o

  93.12 Kelarutan dalam air 36,070 mg/L T. 25

  Berat molekul

  anilin (Merck) Sifat Nilai

Tabel 2.4 Properties

  polimer yang mampu menghantarkan arus listrik. Sifat listrik pada polimer konduktif dapat dikontrol dengan mengatur tingkat konsentrasi dopan (Wang, 2008).

  Polianilin (PAni) merupakan salah satu jenis polimer konduktif yang dihasilkan melalui proses polimerisasi monomer anilin (C

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI

  72 Bentuk Serbuk Warna Cokelat kehitam-hitaman

  C) ± 1500 Koersivitas (Oe) 6700 Saturasi (emu/g)

  o

  C) Titik leleh (

  o

  (g/cc) 5,3 (20

  Specific Gravity

  C) 450

  o

  C) 1500 Curie Temperatur (

  Material Properties Barium M-Heksaferit Melting point ( o

  Tabel Sifat Material dari Barium M-Heksaferrit (Kanagesan, 2013)

  Tabel 2.3

6 H

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI-ITS

  Polianilin merupakan sebuah senyawa yang terbentuk melalui pengulangan monomer anilin. Penggabungan monomer anilin akan membentuk sebuah gugus satuan PAni yang terdiri dari gugus teroksidasi dan gugus tereduksi sebagaimana Gambar

  2.5. Gugus tereduksi terdiri dari dua molekul yang berbentuk cincin benzoid dan dua gugus amin (-NH-), sedangkan pada gugus teroksidasi terbentuk cincin benzoid yang berubah menjadi quinoid dan gugus amin menjadi imin (-N=) (Suryaningsih, 1998).

  

Gugus tereduksi Gugus teroksidasi

Gambar 2.5 Struktur polianilin

  Berdasarkan tingkat oksidanya, ada tiga jenis struktur PAni antara lain basa pernigranilin (PB), basa emeraldin (EB), dan basa leukomeraldin (LB) seperti pada Gambar 2.6. Bentuk ketiga oksidasi PAni tersebut masih bersifat isolator sehingga

• 10 -20 memiliki nilai konduktivitas sekita 10 sampai 10 S/cm.

  

Emeraldin Base (EB) merupakan bentuk oksidasi PAni

  yangpaling stabil dan juga yang paling luas di teliti karena

• 10 konduktivitasnya dapat diatur dari 10 S/cm hingga 100 S/cm.

  Gambar 2.6

  Bentuk-bentuk struktur Polianilin (PAni)berdasarkan oksidasinya (a) Leucomeraldin Base (b)

  Emeraldin Base (c) Pernigraline Base (Kusumawati, 2008)

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI

• – ITS

  Base emeraldin (EB) dapat diubah dalam bentuk konduktor melalui proses doping asam protonik seperti HCl, dimana proton-proton ditambahkan ke situs

• –N=, sementara jumlah electron pada pada rantai tetap. Bentuk konduktif dari Base Emeraldin (EB) disebut Salt emeraldin(ES). Bentuk Base Emeraldin berubah menjadi ES melalui reaksi oksidasi asam protonik, sebaliknya bila bentuk ES dapat dikembalikan menjadi bentuk EB melalui reaksi reduksi dengan agen reduktan seperti NH

4 OH. Kedua proses ini disebut protonasi-deprotonasi atau

  doping dedoping (Mihardi, 2008) seperti pada Gambar 2.7. Hasil dari protonasi tersebut akan membentuk bipolaron yang dapat menghantarkan arus listrik (Rochimah, 1995).

  Polianilin (emeraldin salt) deprotonasi Polianilin (emeraldin base)

  Gambar 2.7

  Proses protonasi –deprotonasi PAni(Stejskal, 2002)

  Selain itu untuk meningkatkan konduktivitas listrik dari PAni yaitu melalui proses doping dengan menyisipkan atau menambahkan dopan (unsur lain) ke dalam PAni. Proses doping

  10

  dapat meningkatkan konduktivitas PAni sampai orde 10 (Amalia, 2014). Pemilihan dopan larutan asam disesuikan dengan pelarut non polar atau pelarut organik dengan polaritas rendah.

  

Laporan Tugas Akhir

Departemen Teknik Material FTI-ITS

  Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Amalia, (2014) menunjukkan bahwa PAni memiliki nilai konduktivitas listrik sebesar 0,451-0,491 S/cm dalam rentang tersebut PAni dapat digolongkan menjadi material semikonduktor. Material

• 7

  2