Available online at www.ejurnalmaterialmetalurgi.com MAGNET NANOKOMPOSIT SEBAGAI MAGNET PERMANEN MASA DEPAN Novrita Idayanti
M ETALURGI
Available online at www.ejurnalmaterialmetalurgi.com MAGNET NANOKOMPOSIT SEBAGAI MAGNET PERMANEN MASA DEPAN
a Novrita Idayanti b , Azwar Manaf *, Dedi
a,b
a Program Studi Ilmu Bahan, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia Departemen Fisika Gedung F, Kampus UI Depok, Indonesia 16424
b Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi - LIPI Jl. Sangkuriang Kampus Gedung 20 Bandung, Indonesia 40135
E-mail: *azwar@ui.ac.id Masuk Tanggal : 14-05-2018, revisi tanggal : 22-05-2018, diterima untuk diterbitkan tanggal 21-06-2018
Intisari
Naskah ini dibuat berdasarkan kajian literatur tentang penelitian dan pengembangan material magnet permanen terutama pengembangan yang dilakukan oleh para peneliti dalam lebih 100 tahun kebelakang. Diketahui bahwa, era magnet permanen modern dimulai pada awal abad ke 19 berlangsung kurang lebih 100 tahun. Dalam 100 tahun ke belakang, ternyata fokus penelitian para peneliti adalah pencarian senyawa magnetik yang potensial. Tidak mengherankan bila dalam periode 100 tahun tersebut berbagai jenis senyawa magnetik berhasil ditemukan. Diawali dengan baja sebagai magnet permanen telah digunakan pada awal abad 19, menyusul kelas-kelas magnetik lainnya seperti alnico, magnet keramik, magnet logam tanah jarang Sm-Co dan terakhir magnet-magnet logam tanah jarang Nd-Fe-B dan Sm-Fe-N. Magnet logam tanah jarang Nd-Fe-B ditemukan di ujung abad 19 dengan nilai produk energi maksimum atau (BH) max sebesar 56 MGOe (448 kJ.m -3 ) telah berhasil diperoleh. Nilai tersebut adalah nilai tertinggi yang pernah dicapai oleh para peneliti sampai saat ini. Namun, penulis mengamati bahwa sejak awal abad
20, ternyata telah terjadi perubahan pada fokus pengembangan penelitian yaitu saat ini tidak lagi berfokus pada pencarian dan penemuan fasa magnetik baru, akan tetapi lebih kepada merekayasa struktur material magnetik melalui penggabungan fasa magnetik keras yang memiliki konstanta magnetocrystalline tinggi dengan fasa magnetik lunak yang memiliki nilai magnetisasi jenuh yang tinggi dalam sebuah struktur komposit sehingga menjadi magnet nanokomposit. Magnet nanokomposit adalah magnet permanen dengan sifat kemagnetan yang lebih unggul dibandingkan dengan magnet konvensional. Keunggulan dimaksud adalah pada nilai magnetisasi remanen (Mr) dan nilai produk energi maksimum (BH) max yang tinggi disebabkan terjadinya efek exchange coupled spring antara fasa magnetik keras dan lunak sehingga mensejajarkan arah magnetisasi kedua fasa magnetik di bawah pengaruh interaksi pertukaran. Para peneliti teoritik pun telah menggali potensi magnet permanen nanokomposit dan menetapkan nilai (BH)
sebesar 1 MJ.m max -3 sebagai nilai ultimate yang harus dapat dicapai secara eksperimental. Nilai ultimate tersebut telah membuka tantangan yang besar dan menjadi destinasi baru bagi para peneliti eksperimental. Dalam makalah review ini, disampaikan pengetahuan, penelitian, dan metoda tentang peningkatan sifat kemagnetan material ferit, tanah jarang, dan logam paduan berdasarkan exchange interaction mechanism pada saat terjadinya exchange spring magnet antara fasa keras dan fasa lunak.
Kata Kunci: Magnet nanokomposit, magnet permanen, perkembangan magnet permanen
Abstract
This paper reviews research and development of permanent magnet materials based on study literatures that have been conducted by researchers in more than 100 years. It is known that the era of modern permanent magnets began in the early 19th century and lasted for approximately 100 years. In the past 100 years, it turned out the research focus of the researchers was to look for potential magnetic compounds. Not surprisingly, in a period of 100 years that various types of magnetic compounds were found. The rare earth metal magnet Nd-Fe-B was found at the end of the 19th century with a maximum energy product value or (BH)max of 56 MGOe (448 kJ.m-3) obtained. The value is the highest value ever achieved by researchers to date. However, the authors observe that since the early 20th century, there has been a change in the focus of research development that is currently not focus on the search and discovery of new magnetic phases, but rather to develop the magnetic material structure through the incorporation of hard magnetic phases with high magnetocrystalline value with a soft magnetic phase that has a high saturated magnetization value in a composite structure to become a nanocomposite magnets. The nanocomposite magnets are permanent magnets with superior magnetism properties compared to conventional magnets. The excellence magnetic properties are the value of remanent magnetization (Mr) and the maximum This paper reviews research and development of permanent magnet materials based on study literatures that have been conducted by researchers in more than 100 years. It is known that the era of modern permanent magnets began in the early 19th century and lasted for approximately 100 years. In the past 100 years, it turned out the research focus of the researchers was to look for potential magnetic compounds. Not surprisingly, in a period of 100 years that various types of magnetic compounds were found. The rare earth metal magnet Nd-Fe-B was found at the end of the 19th century with a maximum energy product value or (BH)max of 56 MGOe (448 kJ.m-3) obtained. The value is the highest value ever achieved by researchers to date. However, the authors observe that since the early 20th century, there has been a change in the focus of research development that is currently not focus on the search and discovery of new magnetic phases, but rather to develop the magnetic material structure through the incorporation of hard magnetic phases with high magnetocrystalline value with a soft magnetic phase that has a high saturated magnetization value in a composite structure to become a nanocomposite magnets. The nanocomposite magnets are permanent magnets with superior magnetism properties compared to conventional magnets. The excellence magnetic properties are the value of remanent magnetization (Mr) and the maximum
(BH)max value of 1 MJ.m -3 as the ultimate value that must be achieved experimentally. The ultimate value has opened big challenges and become a new destination for experimental researchers. In this review paper, we present
knowledge, research, and methods on improving the magnetism properties of ferrite, rare earth, and alloy metals based on exchange interaction mechanisms during the exchange spring magnet between hard and soft phases.
Keywords: Magnet nanocomposite, permanent magnets, development of permanent magnets
1. P ENDAHULUAN dalam matriks non-magnetik Al-Ni. Magnet ini
Sejarah magnet permanen dimulai sejak memiliki sifat magnetik yang lebih tinggi abad ke-6 SM, namun pemahaman modern
dengan produk energi tentang magnetisme dimulai oleh ilmuwan
daripada baja
maksimum, (BH) max hampir lima kali lebih Inggris, William Gilbert pada tahun 1600
besar dibandingkan baja magnet. dengan
Pada tahun 1950, magnet platinum-cobalt spektakuler pertama tentang magnetisme yaitu
mempublikasikan
percobaan
(PtCo) ditemukan dengan ketahanan korosi "De Magnete" [1]. William mengkonfirmasi
yang lebih baik daripada AlNiCo, sehingga penelitian sebelumnya tentang kutub magnet
menjadikannya ideal untuk aplikasi biomedis. dan menyimpulkan bahwa bumi adalah magnet
Di era yang sama, ditemukan juga magnet [2]. Pada tahun 1820 H.C. Oerstead [3],
permanen kelas keramik, memiliki dua ilmuwan Belanda menemukan adanya korelasi
senyawa penting masing-masing barium antara listrik dan magnet, dimana konduktor
(BaFe 12 O 19 ) dan strontium dialiri arus dapat membelokkan jarum kompas.
hexaferrite
hexaferrite (SrFe 12 O 19 ). Kedua jenis magnet Selanjutnya korelasi listrik-magnet tersebut
keramik tersebut terbuat dari bahan yang dipelajari dan dikembangkan secara teoritik
melimpah seperti Fe 2 O 3 sehingga menjadi oleh fisikawan Prancis Andre Ampere pada
magnet permanen yang dapat diproduksi tahun 1821 [4]. Baru pada awal tahun 1900,
dengan biaya produksi yang murah. Tidak Langevin [5]
mengherankan bila magnet permanen kelas diamagnetisasi dan paramagnetisasi dan Weiss
memperkenalkan
teori
keramik masih menjadi magnet permanen yang [6]
sangat populer dan menjadi magnet komersial feromagnetik. Pada tahun 1920, era mekanika
terpenting selama beberapa dekade hingga kuantum dimulai dan fisika kemagnetan juga
sampai saat ini. Magnet permanen kelas telah dikembangkan dengan teori yang
keramik memiliki nilai coercivity (Hc) yang melibatkan interaksi elektron dan interaksi
relatif tinggi, namun nilai (BH) max tidak pertukaran. Selanjutnya para ilmuwan mulai
setinggi AlNiCo tetapi lebih tinggi dari baja mempelajari bahan magnetik tidak hanya
magnet. Meskipun demikian, magnet keramik berdasarkan besi dan baja saja, tapi juga bahan
sudah menemukan aplikasi yang luas pada magnetik lainnya seperti, keramik magnetik
berbagai produk teknologi, terutama produk hard ferrite, paduan AlNiCo, Sm-Co, rare
yang memerlukan magnet permanen seperti earth-transition metals seperti Nd-Fe-B dan
otomotif, motor dan generator listrik, Sm-Fe-N sebagaimana diperlihatkan pada
loudspeaker , dlb. Hal ini karena ketersediaan Gambar 1 tentang sejarah perkembangan
bahan bakunya yang berlimpah dan dapat magnet permanen dalam 100 tahun terakhir. Di
diproduksi dengan biaya produksi rendah. awal tahun 1900, magnet permanen pertama
Magnet keramik hexaferrite dibuat melalui menggunakan baja. Kemudian pada tahun 1930
teknologi pemaduan mekanik atau mechanical diperkenalkan jenis magnet permanen alnico.
pemaduan secara Alnico terbuat dari paduan feromagnetik Fe-Co
precursors dan 2| Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18
penghalusan
mekanik mekanik
neodymium iron boron atau Nd 2 Fe 14 B pada produk yang komplek diperoleh melalui proses
tahun 1984 [9]-[10].
pencetakan dan grinding. Menarik untuk diperhatikan bahwa kedua Pada tahun 1970, magnet permanen kelas
grup peneliti terpisah tersebut menggunakan baru diperkenalkan yaitu penggunaan logam
dua teknologi proses yang berbeda untuk tanah jarang atau rare earth untuk pembuatan
memproduksi magnet permanen dengan fasa senyawa magnetik sistem SmCo sebagai kelas
tersebut. Grup GM magnet permanen logam tanah jarang. Terdapat
magnetik
baru
menggunakan teknologi rapid solidification dua fasa magnetik penting masing-masing
dengan teknik melt spinning [11] untuk menghasilkan serbuk isotropik terdiri dari poli- kristalit dengan ukuran rata-rata beberapa puluh nanometer sampai beberapa ratus nanometer, tergantung roll speed yang digunakan. Dari serbuk ini pula dapat dibuat magnet isotropik berperekat polimer (polymer bonded magnets) [12], hot pressed magnets [13] serta magnet anisotropik atau die update forged magnets [14]. Karena ukuran kristalitnya yang demikian halus serta komposisi yang digunakan adalah komposisi stoikiometri, maka sifat kemagnetan yang diperoleh terutama magnetisasi remanen dan (BH) max sama dengan nilai teoritikal
Gambar 1. Perkembangan magnet permanen sejak masing-masing ~ 0,81 T dan 112 kJ.m -3 [15]. tahun 1900 [4]
Sedangkan untuk magnet anisotropik diperoleh melalui die upset forging magnet hot press
dalam cetakan dengan ruang dalam cetakan logam tanah jarang memiliki sifat magnetik
SmCo 5 dan Sm 2 Co 17 [8]. Magnet permanen
yang lebih besar dibandingkan dengan dimensi yang jauh lebih tingi dari jenis magnet
magnet itu sendiri. Dalam hal ini, forging permanen sebelumnya, dimana nilai (BH) max
dilaksanakan pada temperatur tinggi sekitar magnet jenis ini mencapai 30-35 MGOe atau
C sampai terjadi perubahan ketebalan 240 – 280 kJ.m . Sebagai magnet permanen
sampel hot press dan pengarahan orientasi yang memiliki densitas energi yang tinggi
krital untuk menimbulkan sifat anisotropiknya diindikasikan oleh besarnya nilai (BH) max ,
maka jenis magnet permanen ini menjadi Berbeda dengan grup GM, grup SSM magnet permanen yang mampu memenuhi
menerapkan teknologi PM (powder metallurgy) tuntutan produk teknologi masa kini, yaitu
untuk pembuatan magnet permanen [17]. produk yang mengutamakan miniaturisasi
Komposisi yang digunakan adalah komposisi ruang. Pada Gambar 1, diilustrasikan
off stoichiometry dengan logam Nd berlebih bagaimana dengan semakin meningkatnya nilai
yaitu Nd15Fe77B8 (at.%). Kehadiran unsur Nd (BH) max terjadi reduksi volume magnet yang
berlebih dimaksudkan agar terbentuk fasa kaya cukup signifikan dengan diperkenalkannya
dengan Nd (Nd-rich phase) [18] pada batas jenis magnet logam tanah jarang. Namun masih
butir dan bekerja sebagai decoupling agent bagi ada keterbatasan dari magnet Sm-Co yaitu
antar fasa magnetik utama Nd 2 Fe 14 B agar harga produksinya yang relatif mahal karena
diperoleh sifat koersivitas yang tinggi. terbuat dari logam Co yang kesediaannya
Melihat kembali perkembangan hasil terbatas dan mengalami gangguan. Oleh
penelitian pada bidang magnet permanen karenanya diperlukan magnet permanen kelas
sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 1, logam tanah jarang dengan harga produksi yang
dapat disimpulkan bahwa telah banyak lebih murah. Fakta ini menjadi tantangan baru
kemajuan yang diperoleh dalam kurun waktu para peneliti magnet permanen untuk mencari
satu abad ke belakang dari sejak penggunaan senyawa magnetik baru dengan bahan yang
baja sebagai magnet permanen dengan nilai mudah diperoleh serta biaya produksi yang
(BH) max yang masih sangat rendah sehinga relatif murah. Berdasarkan tantangan ini maka
selalu memerlukan baja magnet dengan akhirnya, dua grup peneliti terpisah masing-
dimensi yang relatif besar (less volume masing grup GM (general motors) dan SSM
effective ). Berbagai jenis fasa magnetik baru (sumitomo special metals) secara bersamaan
ditemukan dengan berjalannya waktu dan Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 3 ditemukan dengan berjalannya waktu dan Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 3
menghasilkan magnet permanen komposit yang setinggi 56 MGOe (448 kJ.m -3 ) diperoleh dari memiliki karakteristik yang baru. Karakteristik
magnet logam tanah jarang jenis NdFeB magnet nanokomposit adalah memiliki nilai sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 1.
saturasi dan (BH) max yang lebih tinggi Seiring dengan nilai (BH) max yang semakin
dibandingkan dengan magnet permanen tinggi, dimensi dan volume magnet semakin
konvensional selama efek negatif terhadap nilai berkurang dapat memenuhi tuntutan masa kini
koersivitas dari grain exchange interaction yang memerlukan miniaturisasi produk.
effect dapat dikompensasi [24]-[25]. Penelitian terhadap magnet permanen tidak
Selama 15 tahun terakhir, penelitian dan pernah berhenti meskipun setelah penemuan
pengembangan di bidang bahan magnetik fasa
berstruktur nano telah menarik perhatian dan pertumbuhan aplikasi magnet permanen di
magnetik
Nd 2 Fe 14 B. Pesatnya
meningkat dengan pesat. Dilihat dari sudut berbagai produk modern masa kini, menuntut
pandang teknologi, struktur nanokomposit perbaikan pada sifat magnetik magnet
menunjukkan sifat fisika dan kimia yang unik permanen yang pernah ditemukan agar bisa
dan menarik sehingga sifat kemagnetan memenuhi tuntutan volume effective dan cost
meningkat secara signifikan [26]-[27]. Bahan effective . Para peneliti bidang magnet permanen
nanokomposit dapat diaplikasikan pada banyak terus melakukan penelitian magnet permanen
bidang seperti; sensor [28], peralatan dengan karakteristik magnet yang dapat
biomedik [29], magnetic optical storage [30], memenuhi tuntutan tersebut. Namun, upaya
ferrofluid [31], magnetic recording media [32], pengembangan pada penelitian tidak lagi pada
microwave absorber [33]. pencarian material baru tetapi lebih kepada
Sifat kemagnetan nanokomposit sangat rekayasa struktur material untuk mendapatkan
ditentukan oleh ukuran kristalit atau butir, sifat unggul. Kecenderungan penelitian
bentuk dan distribusi kristalit, serta jenis fasa memperlihatkan fokus penelitian mengarah
magnetik penyusun struktur komposit. Interaksi kepada rekayasa struktur dari struktur fasa
pertukaran antar butir serta interaksi dipolar tunggal sebagaimana banyak dijumpai pada
memainkan peran penting dalam menentukan magnet permanen konvensional menjadi
sifat kemagnetan dari magnet nanokomposit. magnet dengan struktur komposit yaitu
Efek interaksi pertukaran dua fasa magnet yaitu nanocomposite magnets [19]-[21].
menggabungkan coercivity yang tinggi (H c ) Dalam makalah ini dibicarakan berbagai
dari fasa keras dan magnetisasi (M s ) yang jenis magnet nanokomposit dengan perbaikan
tinggi dari fasa lunak sehingga terjadi exchange sifat kemagnetan yang diperoleh berdasarkan
spring magnet [34] dimana ketika medan rekayasa
magnet yang diterapkan cukup besar pada mekanisme peningkatan sifat kemagnetan
proses demagnetisasi untuk membalikkan arah seperti mekanisme exchange spring magnets
magnetisasi fasa magnetik keras, arah juga dibicarakan. Dalam paper ini juga
magnetisasi fasa magnetik lunak dapat disampaikan beberapa hasil prediksi teori
dipertahankan untuk tidak segera mengalami terhadap magnet nanokomposit masa datang
pembalikan arah mengikuti arah medan yang meninggalkan pekerjaan rumah yang
demagnetisasi [34].
besar bagi para peneliti eksperimental. Banyak penelitian tentang fabrikasi magnet nanokomposit yang telah dilakukan para
2. M AGNET N ANOKOMPOSIT peneliti dengan memvariasikan beberapa faktor
Magnet nanokomposit adalah material yang dapat mempengaruhi sifat magnetik yang magnetik multi-fasa dengan ukuran rata-rata
dihasilkan. Fasa magnetik yang dikompositkan kristalit dalam orde nanometer. Pada sistem
dapat berupa sistem paduan (alloy) [35], fasa magnet permanen, magnet nanokomposit terdiri
magnetik keras pada sistem keramik seperti dari fasa magnetik keras dan fasa magnetik
barium dan heksaferit (BHF) dikompositkan lunak dimana pada kedua fasa magnetik terjadi
dengan fasa magnetik lunak seperti NiZn ferit, grain exchange interaction atau efek interaksi
Co-ferit, dan Mn-ferit [36]-[38]. Pada sistem pertukaran antar butir menghasilkan magnet
alloy , fasa magnetik logam tanah jarang seperti permanen dengan nilai remanen dan (BH) max SmCo5, Sm2Co17, Nd2Fe14B dikompositkan
yang tinggi [22]-[23]. Struktur komposit dengan fasa magnetik lunak seperti α-Fe, Fe3B,
bertujuan untuk menimbulkan efek interaksi
dan FeCo [39]-[41].
antar kristalit fasa magnetik yang memiliki nilai
melaporkan hasil investigasinya tentang sifat kemagnetan magnet
Beberapa
peneliti
4| Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18 4| Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18
komposisi berbeda dengan kode designasi magnet nanokomposit antara fasa magnetik
H90/S10, H80/S20 dan H70/S30 sebagaimana BaFe 12 O 19 (BHF) dan fasa magnetik lunak
yang tercantum pada Gambar 3. Ni 0,8 Zn 0,2 Fe 2 O 4 menggunakan metoda sol gel. Kurva nanokomposit hasil percobaan dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 3. Kurva histeresis untuk H90/S10, H80/S20,
H70/S30,
magnet nanokomposit BaFe 12 O 19 dan Ni 0,6 Zn 0,4 Fe 2 O 4 [43]
Gambar 2. Kurva hysteresis: (a) Ni 0,8 Zn 0,2 Fe 2 O 4 , (b)
F. Yakuphanoglu [44] memperkenalkan pembuatan komposit magnet terdiri dari bahan Loop histeresis ketiga sampel magnet
BaFe 12 O 19 / Ni 0,8 Zn 0,2 Fe 2 O 4 , dan (c) BaFe 12 O 19 [42]
perekat dari karet alam atau natural rubber nanokompoist tersebut dibandingkan dengan
(NR) sebagai matrik dan bahan magnetik
berfasa utama BHF sebagai filler. Fasa Hasil yang diperoleh adalah terjadi peningkatan
magnet fasa tunggal BHF dan Ni 0,8 Zn 0,2 Fe 2 O 4 .
magnetik BHF dipersiapkan dengan metoda nilai magnetisasi saturasi (M s ) dan magnetisasi
penghalusan mekanik konvensional memiliki
ukuran kristalit rata-rata 46 nm. Komposit magnet nanokomposit mengalami penurunan
remanen (M r ), akan tetapi nilai coercivity (H c )
magnet ini dimaksudkan untuk diaplikasikan signifikan
pada perangkat elektronik sebagai bahan koersivitas BHF. Sebaliknya, nilai koersivitas
penyerap gelombang elektromagnetik. Hasil magnet nanokomposit meningkat secara
komposit magnet signifikan dibandingkan dengan koersivitas
observasi
struktur
menunjukkan bahwa serbuk filler berfasa BHF magnet
tersebar secara merata menjadikan sistem disimpulkan bahwa efek interaksi pertukaran
komposit magnet BHF/NR sangat baik. Hasil antar fasa magnetik penyusun komposit
pengujian resistivitas listrik komposit magnet memberikan dua efek bertentangan yaitu
memperlihatkan nilai yang terus menurun meningkatkan nilai remanen dan menurunkan
seiring dengan bertambahnya fraksi volume nilai koersivitas. Dengan demikian, terdapat
fasa magnetik BHF. Penurunan resistivitas tantangan
volume komposit magnet BHF/NR telah memperoleh magnet nanokomposit dengan
mampu meningkatkan nilai insertion loss magnetisasi remanen dan koersivitas yang
komposit [44]-[45].
cukup agar dapat diperoleh magnet permanen Nanokomposit BHF juga dapat digabungkan nanokomposit dengan nilai (BH) max yang
dengan ZnO dengan metoda hidrotermal dan ditingkatkan.
ultrasonik sederhana [46]-[47]. Diketahui
adalah oksida logam nanokomposit yang sama dengan metoda
H. Nikmanesh [43] membuat magnet
bahwa
ZnO
semikonduktor yang baik untuk fotokatalis dan mechanical alloying tetapi tidak mendapatkan
penyerap bahan kimia beracun. Penggabungan peningkatan yang signifikan untuk nilai M s dan
kedua material tersebut sangat baik untuk M r . Akan tetapi hasil SEM (scanning electron
aplikasi fotokatalitik. Surfaktan juga sangat microscopy ), TEM (transmission electron
meningkatkan sifat microscopy ) dan FTIR (fourier transform
diperlukan
untuk
feromagnetik dan katalitiknya. Pengaruh infrared spectroscopy ) menunjukkan bahwa
penambahan surfaktan pada mikrostruktur
magnet nanokomposit tersebut dapat dilihat terdistribusi secara seragam. Dipelajari 3
fasa BaFe 12 O 19 dan Ni 0,6 Zn 0,4 Fe 2 O 4 dapat
pada foto SEM dalam Gambar 4. Dapat Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 5 pada foto SEM dalam Gambar 4. Dapat Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 5
menjanjikan untuk menggantikan magnet mempengaruhi morfologi butir yang terbentuk,
surfaktan
sangat
konvensional NdFeB. Banyak hasil penelitian sehingga berpengaruh lanjut terhadap sifat
menunjukkan bahwa magnet nanokomposit kemagnetan.
sistem Nd FeB/α-Fe memiliki nilai magnetisasi remanen dan produk energi maksimum yang
lebih tinggi [56]. Namun, beberapa hasil penelitian juga memperlihatkan sifat magnetik dari magnet nanokomposit sistem NdFeB/α-Fe belum
(a)
(b)
memuaskan karena coercivity yang dihasilkan masih relatif lebih rendah [57]. Beberapa usaha perbaikan untuk meningkatkan
sepenuhnya
nilai
coercivity magnet
dilakukan melalui penambahan unsur Cr dan Co terhadap fasa
magnetik NdFeB [58]. Penambahan paduan seperti Nd-Cu dan Nd-Al juga telah diterapkan untuk meningkatkan coercivity magnet [59].
Penambahan α-Fe pada NdFeB melalui proses penggilingan dan diikuti dengan
perlakuan anil pada temperatur 700-800 o C telah diperoleh material komposit dengan
internal stress dan kerapatan cacat kristal yang minimum serta terjadi kenaikan tingkat kristalinitas kedua fasa [60]. Hal ini berdampak
positif kepada koefisien kopling antar kedua surfaktan, (c, d) dengan surfaktan citric acid [47]
Gambar 4. Hasil SEM BaFe 12 O 19 (a, b) tanpa
fasa pada sistem komposit yaitu setelah perlakuan panas terjadi peningkatan nilai
Magnet nanokomposit BHF juga merupakan konstanta anisotropi kristal. Dampak negatifnya material yang cocok untuk diaplikasikan
adalah terjadi pertumbuhan ukuran kristalit sebagai material penyerap gelombang mikro
kedua fasa magnetik yang menyebabkan atau microwave absorbing materials [48]-[50].
penurunan kekuatan interaksi pertukaran antar Rekayasa material yang diperlukan adalah
fasa sehingga menurunkan nilai magnetisasi mengkompositkan fasa magnetik keras BHF
remanen magnet komposit [60]. dengan fasa magnetik lunak seperti CoFe,
Magnet logam tanah jarang SmCo yang
digabung dengan α-Fe 2 O 3 dengan metoda dan aditif graphene [51]-[54]. Telah umum
novolac phenolic resin , polyaniline, Y 3 Fe 2 O 5 ,
mechanical milling juga menunjukkan hasil diketahui bahwa M-type BHF digunakan
yang bagus dengan menghasilkan magnet sebagai magnet permanen karena fasa magnetik
nanokomposit [61]. Ketebalan senyawa BHF memiliki medan anisotropi kristal yang
nanokomposit pada lapis tipis magnet besar (~ 150 kA/m), memiliki temperatur curie
diperlihatkan juga yang tinggi (~450
nanokomposit
exchange spring effect . jenuh sebesar 0,39 T [55]. Disamping itu, BHF
C) dan nilai magnetisasi
mempengaruhi
Chowdhury dan M. Krishnan [62] telah tergolong ke dalam jenis material keramik
mengamati perubahan struktur dan sifat dengan senyawa dasar besi oksida atau Fe 2 O 3 magnetik magnet nanokomposit lapisan tipis
tersedia melimpah dan mudah didapat. BHF SmCo 5 /Co. Dalam prosesnya, Co didepositkan memiliki ketahanan korosi dan kestabilan kimia
secara multilayer pada SmCo 5 dengan hasil yang baik.
yang baik karena reaktifitas Sm dan Co yang Penelitian magnet nanokomposit berbasis
tinggi dan dalam bentuk nanokomposit. Rasio fasa logam tanah jarang seperti NdFeB dan
volume lapisan fasa keras/lunak dikontrol SmCo
dengan memvariasikan ketebalan Sm (tSm) dan dikompositkan dengan fasa magnet lunak telah
sebagai fasa
magnet
keras
ketebalan Co (tCo). Nilai (BH) max tertinggi diperkenalkan sebagai salah satu solusi
dicapai pada magnet nanokomposit lapis mengurangi penggunaan logam tanah jarang
dengan tSm yang rendah dan tCo yang tinggi. karena terbatasnya ketersediaan unsur tanah
Metoda ini merupakan penemuan baru pada jarang tersebut serta harganya yang mahal.
magnet nanokomposit lapis tipis dan ketebalan Dengan demikian, magnet nanokomposit
sistem NdFeB/α-Fe adalah magnet yang yang dibuat sangat tergantung dengan aplikasi yang akan diterapkan. Pengaruh ketebalan tSm
6| Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18 6| Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18
Jadi jelaslah untuk bisa menghasilkan magnet MgO dapat dilihat pada Tabel 1. Bila diinspeksi
nanokomposit dengan nilai M s yang tinggi data pada tabel tersebut terlihat nilai
diperlukan fasa magnetik keras dan lunak yang magnetisasi jenuh (M sat ) magnet nanokomposit
juga tinggi. Dengan demikian, nilai M s lapis tipis meningkat dari 757,8 emu/cc ketika
komposit akan terletak diantara kedua nilai M s tSm = 4,8 nm dan tCo = 11,4 nm menjadi 975
fasa magnetik keras dan lunak. Namun, agar emu/cc ketika tSm dan tCo masing-masing
sistem komposit berperilaku seperti magnet adalah 3,2 nm dan 11,4 nm, menghasilkan
keras, maka efek interaksi pertukaran antar magnet dengan nilai (BH) max sebesar 12,4
butir fasa magnetik harus aktif. Hal ini dapat MGOe. Namun, nilai (BH) max tertinggi yang
dicapai pada sistem nanokomposit. diperoleh dari seri magnet nanokomposit lapis tipis bersubstrat Si adalah sebesar 14,9 MGOe
3. M ODEL
F ENOMENALOGIK
dicapai pada magnet nanokomposit lapis tipis
E XCHANGE S PRING M dengan tSm dan tCo masing-masing adalah 2,4 AGNET
Konsep exchange spring magnet ini nm dan 9,5 nm. Nilai (BH) max terbaik ternyata diusulkan pertama kali pada awal 1990 oleh diperoleh dari magnet lapis tipis yang
Hawig [64] dengan ditumbuhkan di atas substrat MgO mencapai memperkenalkan suatu model simulasi efek 20,1 MGOe pada ketebalan tSm dan tCo
Kneller
dan
masing-masing 3,2 nm dan 11,4 nm. exchange coupled antara fasa magnetik keras dan lunak dalam sistem nanokomposit. Magnet
nanokomposit ini kemudian diperkenalkan
Tabel 1. Sifat magnet nanokomposit tSm/tCo yang ditumbuhkan pada substrat Si dan MgO [62]
sebagai exchange-spring magnets. Efek nanokomposit dapat dihitung menggunakan
Nilai magnetisasi
saturasi
magnet
exchange coupled pada exchange spring rule of mixture suatu komposit dengan
magnets memperlihatkan peningkatan nilai persamaan 1 [63].
magnetisasi remanen dan produk energi maksimum. Namun sebelumnya Coehorn, dkk. pada tahun 1989 [65] telah mengamati lebih
dahulu adanya peningkatan nilai magnetisasi remanen pada komposit sistem NdFeB/Fe 3 B.
Dalam hal ini, fasa magnetik lunak Fe 3 B Dimana V h and V s masing-masing adalah
fraksi volum fasa magnetik keras dan fasa berperan sebagai matrik dan fasa magnetik keras NdFeB mengendap disepanjang batas
magnetik lunak. Sedangkan M h dan M s masing-
butir fasa magnetik lunak. Peningkatan nilai masing adalah nilai magnetisasi jenuh fasa
Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 7 Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 7
coupling . Konstanta antar kristalit kedua fasa tersebut. Fakta ini
exchange
spring
magnetocrystalline anisotropy yang besar pada menjelaskan bahwa efek exchange coupling
fasa magnetik keras memegang peran kontrol akan terjadi secara langsung pada dua fasa
terhadap rotasi koheren magnetisasi fasa magnetik yang berdekatan dalam exchange
magnetik lunak ketika diaplikasikan medan spring magnet . Fasa magnetik keras lebih
magnet eksternal balik. Meskipun fasa berkontribusi terhadap nilai koersivitas magnet
magnetik lunak memiliki nilai konstanta karena medan anisotropinya yang relatif tinggi,
magnetocrystaline anisotropy yang relatif fasa
rendah, arah magnetisasi fasa magnetik lunak menyumbangkan magnetisasi saturasi yang
hanya berbalik arah bersamaan dengan besar. Dari penggabungan kedua fasa magnetik
magnetisasi fasa magnetik keras ketika medan berbeda tersebut, maka energi produk
magnet eksternal diaplikasikan pada arah yang maksimum,
berlawanan dengan arah awal. signifikan karena efek interaksi antar kristalit
(BH) max meningkat
secara
Berdasarkan hasil riset dari berbagai negara, dibandingkan dengan magnet konvensional
pengembangan magnet permanen komposit [66]-[68].
dua kategori yaitu; Pada tahun 1993, Skomski dan Coey [69]
terbagi
menjadi
pengembangan berdasarkan struktur nano dan menunjukkan secara teoritik bahwa magnet
struktur magnetik. Karakteristik magnet yang dengan nilai (BH) 3
baik akan didapat, dengan menerapkan kedua diperoleh dari magnet nanokomposit terdiri dari
max
sebesar 1 MJ/m bisa
kategori tersebut dalam suatu penelitian. dua fasa magnetik dengan orientasi kristalit
Pengembangan kategori pertama yaitu struktur searah. Nilai teoritik ini adalah lebih dari dua
nano adalah dengan cara memfasilitasi efek kali nilai (BH) max tertinggi dari magnet NdFeB
interaksi pertukaran (exchange interaction) terbaik saat ini yaitu sebesar 431,4 kJ/m 3 [70]. yang digambarkan sebagai nilai energi yang
Meskipun beberapa hasil penelitian terkini diharapkan dari dua atau lebih elektron tentang
permukaan ketika fungsi gelombang keduanya menghasilkan nilai (BH) max jauh lebih rendah
saling tumpang tindih atau overlap. Magnet dari
dengan sifat unggul yang diperoleh dari efek pengembangan magnet nanokomposit melalui
nilai teoritik
tersebut,
namun
interaksi pertukaran ini disebut sebagai rekayasa struktur agar sesuai dengan model
„„exchange-spring‟‟ magnets atau „„exchange- teoritik masih terus berjalan sampai struktur
bias ‟‟ magnets. Mekanisme efek interaksi magnet nanokomposit sesuai dengan asumsi
pertukaran ini dapat dilihat pada Gambar 5. teoritik dicapai secara eksperimental. Magnet yang masuk dalam kategori magnet nanokomposit haruslah memiliki ukuran kristalit fasa magnetik keras dan lunak dalam rentang nanometer agar efek exchange coupling pada permukaan kristalit antar kedua fasa magnetik memberikan kontribusti terhadap sifat magnetik magnet secara keseluruhan. Bila ukuran kristalit fasa magnetik magnet permanen relatif besar, maka nilai rasio antara luasan total terjadinya efek exchange coupling dan volume total magnet nanokomposit terlalu kecil sehingga kontribusi peningkatan sifat magnetik dari efek exchange coupling tidak signifikan. Hasil observasi beberapa peneliti terhadap mikrostruktur magnet nanokomposit
memastikan bahwa ukuran rata-rata kristalit
(b) fasa magnetik dalam struktur komposit
(a)
haruslah kurang dari 30 nm untuk memberikan Gambar 5. Ilustrasi (a) exchange spring magnet, dan efek exchange spring coupling secara optimal
(b) exchange biased magnet [47] [71]. Selain itu, ukuran kristalit fasa magnetik
lunak haruslah tidak melampaui dua kali nilai Gambar 5(a) tersebut memperlihatkan struktur ukuran kristalit fasa magnetik keras. Fraksi
magnetik pada fasa magnet keras yang volume fasa magnetik lunak juga tidak boleh
memiliki loop histeresis dengan koersivitas 8| Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18 memiliki loop histeresis dengan koersivitas 8| Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18
superior adalah Meiklejohn dan Bean [75], dibandingkan dengan loop histeresis fasa
yaitu pada material Co dan CoO. Namun magnet lunak (warna biru muda). Struktur
sampai saat ini, penerapan exchange bias magnetik demikian menghasilkan
magnet baru dapat direalisasikan pada magnet histeresis exchange spring magnet (warna
loop
dalam bentuk film tipis untuk aplikasi hitam) degan nilai (BH) max yang lebih tinggi
perancangan magnetic recording media dan dari kedua fasa magnetik tersebut. Sedangkan
magnetoresistive devices untuk teknologi Gambar 5(b) adalah ilustrasi efek loop
informasi. Interphase exchange coupling yang histeresis yang dihasilkan karena terjadi
ada pada sistem bias pertukaran AF/FM dapat interaksi
dianalisis untuk mendapatkan respon magnet antiferomagnetik dan feromagnetik (exchange-
permanen potensial dengan cara yang serupa biased magnets ). Efek interaksi pertukaran
dengan sistem exchange spring magnet [76]. yang dihasilkan dari kopling antara fasa
Beberapa peneliti telah melakukan kajian feromagnetik
intensif terhadap mekanisme dasar exchange memberikan efek terhadap nilai meningkatnya
dan
antiferomagnetik
coupled magnet pada proses magnetisasi dan nilai konstanta anisotropi kristal sehingga dapat
demagnetisasi baik itu pada sistem fasa tunggal mengatasi efek superparamagnetic [72]-[73].
berstruktur nano [77] maupun sistem magnet Exchange spring magnet terjadi pada fasa
Beberapa laporan magnetik keras/lunak
nanokomposit
menunjukkan telah berhasil mendapatkan efek pertukaran tersebut terjadi pada daerah antar
dimana
interaksi
exchange spring yang sangat baik dalam bentuk muka. Disebut exchange spring karena bersifat
peningkatan nilai magnetisasi remanen. reversible, dimana terjadi interaksi magnetik
Sementara yang lain menunjukkan peningkatan antara
coercivity dengan penurunan nilai magnetisasi penghilangan medan magnet yang diterapkan.
Chavi Pahwa, dkk. [80] telah menyelidiki menghasilkan sistem komposit yang didapat
Magnetic exchange
coupling dapat
exchange coupled dan non-exchange coupled dari fasa terbaik dari kedua fasa penyusun.
senyawa nanokomposit BaFe 12 O 19 /NiFe 2 O 4 Secara teoritis dapat ditunjukkan bahwa nilai
(BHF/NIF) yang dipersiapkan dengan dua (BH) max dapat melampaui nilai (BH) max magnet
metoda berbeda yaitu sol gel dan mechanical permanen konvensional [67]. Beberapa
alloying . Hasil karakteristik magnet dan kurva publikasi telah melaporkan hasil percobaan
histeresis menunjukkan bahwa terjadinya yang mengkonfirmasi nilai (BH) max meningkat
exchange coupled antara fasa keras/lunak yang signifikan [73]-[74]. Namun demikian, sampai
disiapkan dengan metoda sol gel, dimana saat ini sifat magnetik teknis dari produk yang
terjadi peningkatan nilai M s dan T c . Hasil SEM dihasilkan belum dapai menyamai nilai teoritis.
juga memperlihatkan batas butir yang berbeda Hal ini disebabkan beberapa faktor antara lain
antara batas butir lunak NiF dan BHF. belum terpenuhinya secara eksperimental
Selanjutnya Song, dkk. [81] membandingkan asumsi yang berlaku dalam kalkulasi teoritik
sifat kemagnetan magnet nanokomposit sistem tersebut [47].
SrFe 12 O 19 /Ni 0,7 Zn 0,3 Fe 2 O 4 yang dipersiapkan Sifat
melalui metode sol gel dan mechanical milling . nanokomposit juga dapat terjadi pada dua fasa
Hasilnya menunjukkan metoda sol gel magnet yang berbeda, yang disebut exchange
menghasilkan efek exchange-coupled yang bias magnet atau pertukaran anisotropi. Pada
lebih baik. Mereka melaporkan sulit untuk kondisi ini, terjadi exchange coupled antara
mendapatkan efek exchange-coupling magnet fasa feromagnetik (FM) dan antiferomagnetik
dengan metoda mechanical milling. (AF) yang menghasilkan pelebaran kurva
D. Primca dan D. Makoveca [82] membuat histeresis disepanjang sumbu medan magnet
nanoplatelet yang luar
komposit
mengkombinasikan magnet keras BHF dan magnetisasi dan demagnetisasi. Fenomena ini
yang diaplikasikan
pada proses
magnet lunak spinel oksida besi maghemite (γ- berasal dari interaksi pertukaran magnetisasi
Fe 2 O 3 ) dengan metoda sederhana. Metode ini pada daerah antar muka FM/AF yang
didasarkan pada pengendapan lapisan tipis menghubungkan magnetisasi FM selama proses
maghemite oksida besi dengan presipitasi pembalikan atau demagnetisasi, sehingga
bersama ion Fe 3 +/Fe 2 + dalam suspensi berair
koloid dari nanopartikel. Penumbuhan struktur Peneliti yang pertama kali mengusulkan
terjadi peningkatan nilai H c M r , dan (BH) max .
spinel pada permukaan heksagonal ferit exchange bias magnet untuk meningkatkan
menampilkan struktur tipe sandwich. Exchange Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 9 menampilkan struktur tipe sandwich. Exchange Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 9
exchange spring magnet dan magnet (BH) max lebih dari dua kali lipat. Selain itu, sifat
konvensional dapat dilihat pada Gambar 7. magnetik yang dihasilkan sangat baik dan
Kurva histeresis exchange spring magnet dengan nilai koersifitas besar, resistifitas tinggi,
cenderung dapat kembali yaitu bila medan kestabilan kimia yang baik sehingga dapat
magnet eksternal dihilangkan, magnetisasi diaplikasikan pada high-density recording
remanen akan kembali ke nilai yang mendekati media atau dalam bidang kedokteran, sebagai
aslinya.
mediator untuk
hipertermia magnetik.
Radmanesh dan Seyyed Ebrahimi [83] mengamati pengaruh ukuran butir pada exchange
coupling senyawa
komposit
SrFe 12 O 19 /Ni 0,7 Zn 0,3 Fe 2 O 4 . Yang, dkk. [84]
melaporkan sintesis magnet nanokomposit
sistem BaFe 12 O 19 /CaFe 2 O 4 /CoFe 2 O 4 dengan
hasil adanya peningkatan nilai (BH) max dan magnetisasi remanen. Semua laporan dan hasil penelitian tersebut memastikan bahwa perilaku exchange spring magnet sangat bergantung pada mikrostruktur, termasuk ukuran butir, bentuk partikel, metoda sintesis, dan distribusi
fasa magnetis keras dan lunak [83]-[84]. Gambar 6. Proses magnetisasi saat exchange spring magnet Namun, tidak semua hasil penelitian tentang [88]
penggabungan fasa magnet keras/lunak dapat Oleh sebab itu nama "exchange spring magnet" menghasilkan peningkatan sifat kemagnetan.
“reversibility of Disamping ukuran kristalit fasa magnet keras
magnetization ” [88]. Hal ini berbeda dengan dan lunak, bentuk kristalit yang tidak seragam
kurva histeresis magnet konvensional dimana dan tidak merata menentukan sifat kemagnetan
pada umumnya kurva magnetisasinya tidak magnet nanokomposit. Adanya lapisan transisi
dapat balik atau irreversible. (batas antar kristalit fasa) akan mengurangi
Ukuran fasa magnet lunak dalam sistem efek kopling. exchange spring magnet haruslah dalam skala Nilai (BH) max exchange spring magnet
nanometer agar arah tergantung kepada geometri struktur dalam
beberapa puluh
magnetisasinya tidak segera berbalik mengikuti magnet dan menentukan kuadran kedua dari medan magnet luar balik karena efek interaksi loop
pertukaran antar fasa berdekatan. Selain itu, didemontrasikan oleh beberapa peneliti yang
fraksi volume fasa lunak perlu sebesar mungkin melakukan investigasi baik secara teoritik [85],
untuk mencapai magnetisasi jenuh yang tinggi. maupun melalui percobaan pada magnet terdiri
baik adalah dengan dari material multi lapisan [86] sebagai material
Struktur
yang
menempatkan fasa magnetik keras di dalam 2-dimensi serta menghitung secara numerik matriks fasa magnetik lunak. Dengan cara itu, model struktur dengan fasa magnetik lunak
matriks fasa magnetik lunak menempati fraksi berupa bola yang tertanam dalam fasa magnetik
volume terbesar dalam sistem struktur keras berbentuk kubus sebagai material 3-
nanokomposit. Ukuran kristalit dan jarak antar dimensi [87]. Gambar 6 memperlihatkan loop
kristalit fasa magnetik dalam struktur komposit histeresis teoretikal dari exchange-spring
haruslah dalam skala nanometer. Komposisi magnet dimana terlihat pada kurva di kuadran
fraksi volum kedua fasa magnetik dalam kedua, magnetisasi fasa magnetik lunak dan
struktur komposit harus diatur sedemikian fasa magnetik keras berbalik arah masing-
sehingga memberikan nilai magnetisasi jenuh masing pada medan nukleasi H N dan H irr . Kurva
mendekati nilai magnetisasi jenuh fasa fungsi parabola menunjukkan nilai produk
magnetik lunak.
energi (BH). Sebagaimana terlihat pada kurva (BH) tersebut, nilai (BH) max yang diperoleh ditentukan oleh medan nukleasi H N . Bila nilai
H N lebih kecil dari nilai 2πM S maka nilai (BH) max magnet tidak optimal. Nilai (BH) max menjadi optimal apabila H N lebih besar dari nilai 2πM S.
10 | Metalurgi, V. 33.1.2018, E-ISSN 2443-3926/ 1 - 18
Gambar 8. Metoda pembuatan material nano dengan metoda top-down dan bottom-up [102]
Gambar 7. Perbandingan kurva magnet exchange Metode top-down pada dasarnya melibatkan spring dan konvensional [88]
penghalusan ukuran serbuk material kristalin secara mekanik melalui penggunaan bola-bola
4. M ETODE P EMBUATAN M AGNET
yang terbuat dari baja atau tungsten carbide N ANOKOMPOSIT yang berada dalam suatu wadah berisikan
Proses pembuatan magnet nanokomposit serbuk material kristalin tersebut dan bola-bola. dipilih berdasarkan jenis material yang akan
Perangkat ini dikenal sebagai perangkat ball dibuat seperti apakah kelas magnet keramik,
mill [103]. Metode ini digunakan untuk magnet logam tanah jarang, dan magnet paduan
menghasilkan serbuk halus material kristalin. [89]. Teknik yang sering digunakan dalam
Kelemahan dari metoda top-down adalah menyiapkan magnet keramik adalah; sol
material kristalin yang ukuran serbuknya gel /wet chemical [80], combustion method [90],
diperhalus dapat terkontaminasi. Ukuran serbuk ultrasonic
terkecilnya juga terbatas tidak bisa mencapai technique [44], ball milling/mechanical
dispersion [91],
hydrothermal
ukuran nanometer. Namun, serbuk material alloying [92], chemical method [93], co-
kristalin yang dihasilkan dari metode top-down precipitation [94], deoxidation technique [95],
bisa dikonsolidasi ke dalam berbagai bentuk dan microwave sintering [96]. Untuk
seperti segi empat, pelet, cincin, silinder, dll pembuatan magnet kelas logam tanah jarang
diperlukan teknik dengan kondisi yang innert Metoda bottom-up adalah metoda yang seperti high energy milling dengan kondisi
menyiapkan magnet nanopartikel dengan cara atmosfir yang terkontrol [97], sputtering [62],
membuat partikel nano dari material awal dan electron beam [98], vacuum arc melting
melalui proses fisika kimia. Metoda bottom-up [99] dan teknik melt spinning [100]. Setiap
terbagi dua, yaitu fasa cair dan fasa gas. Fasa metode memiliki kelebihan dan kekurangan
cair meliputi proses; presipitasi, sol gel, dan untuk dapat menghasilkan ukuran butir,
hidrotermal. Sedangkan fasa gas adalah aerosol distribusi ukuran butir serta morfologi yang
proses berupa flame hydrolysis dan spray semuanya menentukan karakteristik exchange
hydrolysis.
spring magnet.
Untuk pembuatan material magnetik dengan
5. R ISET N ANOKOMPOSIT K E D EPAN
struktur nano dapat digunakan metoda bottom- Pencarian magnet permanen baru telah up dan/atau top-down [101]. Pada metode
menjadi topik penelitian selama beberapa bottom-up , struktur nano dibuat melalui proses
dekade. Akan tetapi sulit untuk mendapatkan kimia atau pemaduan mekanik unsur kimia
pengganti magnet NdFeB di masa mendatang. penyusun material. Sedangkan proses top-down
Peningkatan karakteristik magnet, suhu curie, dilakukan dengan cara penghancuran material
ketahanan korosi, anisotropi adalah tantangan secara mekanik dengan menggunakan proses
yang masih mungkin dapat ditingkatkan. penggilingan. Perbandingan kedua metoda
Metode eksperimental, teknik pembuatan, tersebut dalam pembuatan material nano dapat
analitis semuanya dilihat pada Gambar 8.
komputasional,
dan
memainkan peran penting dalam pencarian material baru.
Pembuatan magnet berstruktur nano akan memberikan banyak keuntungan karena nilai produk energi berpotensi tinggi, peningkatan ketahanan korosi, berkurangnya kehilangan
Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 11 Magnet Nanokomposit Sebagai Magnet Permanen Masa Depan ..../ Novrita Idayanti | 11
orientasi dapat memberikan efek anisotropi memiliki aplikasi yang luas di banyak sektor
sehingga lebih besar lagi peningkatan sifat seperti untuk perangkat elektronik, microwave
magnetiknya bisa diperoleh. absorber , kesehatan, obat-obatan, energi, dan
tentang magnet lingkungan.
Kini,
penelitian
nanokomposit masih terus dilakukan para Pengembangan metoda penelitian terus
peneliti, baik itu magnet nanokomposit dari dikembangkan untuk mendapatkan magnet
jenis magnet ferit, logam tanah jarang, maupun nanokomposit anisotropik dan nanokomposit
paduan logam dengan teknik dan metoda yang lapis tipis dengan penyesuaian fasa keras/lunak.
beragam. Struktur komposit baik itu orientasi Penelitian dapat lebih difokuskan pada kontrol
kritalit fasa magnetik, bentuk kristalitnya, struktur mikro dan karakterisasi hubungan antar
ukuran dan distribusi ukuran kristalit fasa struktur. Tekstur kristal fasa keras dan
magnetik serta komposisi fasa magnetik dalam anisotropi magnetik tetap harus direalisasikan.
struktur nanokomposit menentukan sifat Penghalang teknis ini akan dapat diatasi
kemagnetan magnet nanokompoisit. Para melalui pengembangan strategi dan teknologi
peneliti teoritik pun telah mengusulkan suatu baru untuk merancang keselarasan butir pada
magnet nonakomposit dengan struktur ideal skala nano. Meskipun Pendekatan bottom-up
antara fasa magnetik keras dan fasa magnetik yang baru dikembangkan masih pada tahap
lunak, bila saja struktur tersebut dapat awal, perkembangan lebih lanjut termasuk