Aplikasi Keramik - Isi.docx
Click here to load reader
description
Transcript of Aplikasi Keramik - Isi.docx
AZIZ - 1106068200
I.Ceramic Armor
Sejak perang dunia kedua berakhir, ancaman serangan militer mulai sedikit
berkurang namun ancaman dari teroris maupun organisasi elative yang ada
mengalami peningkatan, dari fakta itulah pasukan seperti kepolisian maupun
militer diharuskan untuk beradaptasi dengan meningkatnya serangan yang ada
dengan meningkatkan pertahanan untuk menahan meningkatnya firepower dari
teroris maupun organisasi elative. Untuk menunjang hal tersebut militer maupun
pihak yang berwenang meningkatkan armor untuk kendaraan keramik maupun
untuk personal. Armor untuk kendaraan lapis baja digunakan untuk menahan
Improved Explosive Devices (IED’s) dan Explosively Formed Projectiles (EFP’s)
yang sangat sering dialami oleh pasukan-pasukan penjaga kedamaian PBB. Untuk
personal, biasanya keramik matriks composite digunakan sebagai bahan dasar dari
rompi anti peluru yang berguna untuk melindungi sebagian anggota badan dari
pemakainya.
I.a. Keramik sebagai Proteksi Balistik pada Kendaraan Tempur
Kendaraan lapis baja diera perang dunia kedua banyak menggunakan high streng
armor plate steel. Namun, high strength armor plate steel memiliki kekurangan
yang cukup mencolok yakni berat dari armor plate steel yang memaksa mesin
kendaraan bekerja lebih sedangkan pada beberapa decade terakhir telah
dikembangkan ceramic composites untuk menggantikan armor plate steel, hal ini
lebih dikarenakan ceramic composite memiliki berat jenis yang jauh lebih rendah
dan memiliki harga impak yang lebih tinggi akibat dari serat kompositnya.
penggunaan keramik material saat ini banyak menggunakan Alumina (Al2O3),
Silicon Carbide (SiC), dan Boron Carbide (BC). Yang kepentingannya tergantung
jenis kendaraan, misalnya untuk Alumina digunakan pada helicopter seperti MI-
28 karena lebih ringan, sedangkatn Boron Carbide lebih banyak digunakan untuk
Main Battle Tank seperti Merkava IV milik Israel.
1
AZIZ - 1106068200
Seiring meningkatnya penggunaan keramik komposit sebagai proteksi balistik,
beberapa material seperti Silicon Nitride (SN), Titanium Boride (TiB2),
Aluminium Nitride (AlN), SIALON (Silicon Aluminium Oxynitride), Fibre-
reinforced Ceramic, dan CMC.
Secara umum, proteksi balistik pada kendaraan tempur terdiri dari empat lapisan
seperti Splinter Foil, Keramik, Adhesive, dan backing. Pada sistem Armor
Komposite biasanya secara teknik uji coba maupun ekspektasi proyektil akan
tegak lurus dengan lapisan armor agar dapat diperkirakan seberapa besar lapisan-
lapisan tersebut dapat menahan laju dari proyektil yang diarahkan.
Mekanisme Penetrasi dari proyektil merupakan salah satu cara mengurangi energi
dari proyektil tersebut dengan menyebarkan energi merata ke permukaan pada
lapisan armor. Saat proyektil menabrak permukaan dari keramik, akan terjadi
pengurangan secara signifikan energi kinetic dari proyektik tanpa adanya
penetrasi lebih lanjut pada keramik hal ini diakibatkan adanya efek dwell. Pada
saat hal itu terjadi keramik akan mengalami deformasi ductile yang sangat besar
yang memanfaatkan energi dari proyektil kemudian energi yang masih tersisa
selanjutnya akn diserap oleh backling.
2
Gambar 1. Armor Kendaraan Lapis Baja
AZIZ - 1106068200
Pemilihan Material merupakan hal yang penting karena pemilihan material
mempengaruhi sifat mekanis itu sendiri. Sifat mekanis dari bahan keramik adalah
pertimbangan terbesar tunggal untuk efisiensi balistik tinggi. Keramik yang
digunakan sebagai armor dapat ditunjukkan oleh strukturmikronya dengan
stabilitas ukuran butir tinggi dikombinasikan dengan homogenitas tinggi.
Meskipun penyelidikan ilmiah yang signifikan telah dilakukan, itu belum
mungkin untuk membangun hubungan yang tepat antara sifat keramik dan
efisiensi balistik. Namun, tidak bisa dibantah bahwa kekerasan tinggi dan
kecepatan ultrasonic diperlukan untuk efisiensi balistik hal ini terlihat dari tingkat
kekerasan dari beberapa material yang telah digunakan sebagai armor pada table
dibawah.
Modulus elastisitas yang tinggi dan kepadatan energi tinggi adalah prasyarat
untuk kecepatan ultrasonic. Hal ini belum dipahami apa bagian kekuatan mekanik
(tekanan, tikungan dan ketahanan geser) dan bermain resistensi fraktur dalam
3
Gambar 2. Reduksi Energi Proteksi Balistik
Tabel 1. Sifat Mekanik dari Keramik
AZIZ - 1106068200
kinerja keseluruhan dari keramik dibandingkan dengan sifat-sifat lainnya dalam
secara balistik.
II. Dye Sensitized Solar Cells
Sel surya dye-sensitized (DSSC) adalah jenis efisien film tipis sel fotovoltaik.
Modern sel surya dye-sensitized, atau sel Grätzel, didasarkan pada konsep
diciptakan pada tahun 1988 oleh Brian O’Regan dan Michael Grätzel, tapi konsep
tanggal kembali ke 1960-an dan 70-an.
DSSCs mudah untuk memproduksi dengan teknik roll-pencetakan tradisional, dan
semi-transparan dan semi-fleksibel, yang memungkinkan berbagai manfaat yang
tidak berlaku untuk sistem fotovoltaik kaku.
Sebagian besar bahan yang digunakan adalah murah, namun beberapa bahan yang
lebih mahal yang diperlukan, seperti ruthenium dan platinum. Ada tantangan
praktis yang signifikan yang terlibat dalam merancang cairan elektrolit untuk
DSSCs, yang harus mampu tetap dalam fase cair dalam semua jenis kondisi
cuaca.
Meskipun efisiensi konversi sel PV dye-sensitized lebih rendah dibandingkan
beberapa sel tipis-film lainnya, harga keramik untuk rasio kinerja cukup untuk
membuat keramik pemain penting di pasar surya, khususnya di photovoltaic
bangunan-terpadu (BIPV) aplikasi.
II.1. Keuntungan DSSC
Keuntungan dari DSSCs tercantum di bawah ini:
DSSC adalah yang paling efisien generasi ketiga teknologi surya yang
tersedia, menyerap lebih banyak sinar matahari per luas permukaan dari
panel surya berbasis silikon standar.
DSSCs merupakan pengganti yang menarik untuk teknologi saat ini dalam
aplikasi kepadatan rendah seperti atap kolektor surya, di mana bobot yang
ringan dan ketahanan mekanik dari sel dicetak adalah keuntungan kunci.
4
AZIZ - 1106068200
Ini mungkin tidak menarik untuk penyebaran skala besar di mana efisiensi
tinggi, biaya tinggi sel lebih cocok. Namun, bahkan meningkat di masa
depan minimal dalam efisiensi konversi DSSC dapat membuatnya cocok
untuk beberapa aplikasi.
DSSCs bekerja bahkan dalam kondisi cahaya rendah seperti sinar matahari
tidak langsung dan langit mendung.
DSSC termasuk ekonomis, mudah untuk diproduksi dan dibangun dari
bahan sumber daya yang melimpah dan stabil.
Ketangguhan mekanik DSSC mengarah langsung ke efisiensi yang lebih
tinggi pada kisaran suhu. Biasanya, DSSCs dibangun hanya dengan
konduktif plastik lapisan atas tipis, membantu panas yang dipancarkan
jauh lebih mudah dan karenanya beroperasi pada suhu internal yang
rendah.
II.2 DSSC Hari ini
Saat ini, Insinyur dari University of Pennsylvania dan Universitas Drexel
menggunakan pemodelan matematika dan nanoteknologi untuk merancang sel
fotolistrik baru yang lebih tahan lama, efisien dan ekonomis. Tim ini
mengevaluasi panel surya dye-sensitized untuk merampingkan proses transfer
elektron di dalam panel surya sehingga efisien mengubah radiasi menjadi listrik.
Saat ini, panel surya dye-sensitized mengkonversi sekitar 11 – 12% sinar matahari
5
Gambar 3. Mekanisme DSSC
AZIZ - 1106068200
memukul keramik menjadi listrik. Para peneliti berusaha untuk meningkatkan
efisiensi dan membuatnya sebanding dengan panel surya berbasis silikon.
Para peneliti mengantisipasi bahwa menambahkan nanotube karbon akan
meningkatkan efisiensi pengumpulan biaya keseluruhan sel surya jauh. Bagian
selanjutnya dari penelitian ini ditujukan untuk menggantikan larutan elektrolit,
memisahkan elektroda dalam sel surya dengan bahan polimer lebih efisien. Para
peneliti percaya bahwa ini juga akan meningkatkan efisiensi sel surya.
Northwestern University peneliti telah melaporkan perangkat inovatif yang
menghilangkan korosif dan rawan kebocoran cairan elektrolit khas DSSCs. Bahan
ilmuwan Robert Chang, kimiawan Mercouri Kanatzidis, dan dua mahasiswa
pascasarjana menggantikan cairan elektrolit sel dye ‘dengan semikonduktor
berbasis yodium yang solid. Desain ini benar-benar meningkatkan kinerja sebagai
semikonduktor caesium-timah-iodine yang berfungsi sebagai pengganti cairan
elektrolit juga membantu sel menyerap cahaya.
III.Ceramic Sensor
Sensor merupakan elemen kunci dalam berkembang pesatnya pengukuran,
instrumentasi, dan sistem otomatis. Kemajuan terbaru yang dibuat dalam
meningkatkan kemampuan dalam sensor serta menurunkan biaya mikroprosesor
dan sirkuit-sirkuit interface yang semuanya telah menghasilkan permintaan yang
lebih tinggi untuk sensor. Fungsi dan beberapa material yang berbeda telah
diteliti, dan beberapa perangkat telah diletakkan di pasar atau telah menjadi
bagian dari instrumentasi yang canggih.
Di antara bahan-bahan ini, keramik fungsional telah memainkan peran utama
karena karakteristik intrinsik keramik, yaitu keramik lebih unggul dalam kekuatan
mekanik dan ketahanan kimia di lingkungan yang paling dan reproduksibilitas
sifat listrik. Keramik juga telah banyak digunakan untuk memenuhi beragam
kebutuhan untuk perangkat sensor dan hasil yang konsisten telah diperoleh di
bidang sensor atmosfer seperti suhu, kelembaban, dan sensor gas.
6
AZIZ - 1106068200
Penyusuan masal keramik oleh suatu proses yang relatif sederhana yang terdiri
dari bahan baku pencampuran, membentuk bagian, dan sintering. Keramik
ditandai oleh struktur keramik yang unik terdiri dari butiran kristal, batas butir
dan, ketika keramik berpori, dengan permukaan intra dan inter-butiran pori-pori
besar. Kedua kepadatan tinggi dan keramik berpori yang mudah diproduksi
dengan mengontrol kompak membentuk, dan kondisi sintering. Selanjutnya, pada
bahan keramik, larutan padat atau doping dapat dengan mudah dibentuk dan
properti meningkat relatif mudah untuk mendapatkan. Sensitive Ceramic Thick
Film dapat diperoleh dengan layar percetakan dan menembak teknik, sedangkan
puttering, deposisi uap kimia, dan proses sol-gel memungkinkan seseorang untuk
menyimpan film keramik tipis pada substrat yang berbeda.
Pada Tabel I (Ceramic sensor) menunjukkan beberapa bahan keramik dengan
properti sensor dan fungsinya. Dalam keramik berpori, permukaan dan pori-pori
terbuka cenderung untuk mengumpulkan uap air dan gas melalui kimia dan
adsorpsi fisik dan melalui kondensasi. Terutama di keramik semikonduktor, sifat
7
Tabel 2. Keramik dan fungsi pada sensor
AZIZ - 1106068200
listrik sebagian besar terkait dengan ukuran butir dan distribusi ukuran pori pori-
pori terbuka. Pori perubahan konduktivitas permukaan dengan variasi bahkan
kecil dalam kelembaban atau dengan adsorpsi berbagai gas. Keramik Porositas
dikendalikan cocok untuk penginderaan atmosfer seperti kelembaban dan sensor
gas.
Seperti disebutkan di atas, sensor kelembaban atau gas biasanya terkena kondisi
atmosfer yang mengandung berbagai komponen lainnya. Keramik cenderung
kehilangan sifat sensitif yang melekat selama penggunaan karena sejumlah proses
fisik dan kimia yang rumit terjadi antara komponen dan material. Upaya
penelitian utama yang diarahkan pada pengembangan bahan keramik sangat
fungsional. Selain itu, sebagian keramik tidak tunggal fungsional tapi multifungsi.
Oleh karena itu, kunci keberhasilan dalam mengembangkan bahan fungsional
tunggal adalah teknologi yang tidak memiliki fungsi yang tidak diinginkan.
Tidak adanya selektivitas dianggap membatasi untuk mempekerjakan beberapa
keramik sebagai sensor. Teknologi elektronik hari ini membuat penuh
penggunaan fungsi beberapa intrinsik dari perangkat sensor dan multifungsi
sekarang sedang dikembangkan. Perangkat ini dapat melakukan berbagai fungsi
dengan elemen tunggal. Sebagai contoh, di atmosfer-jenis sensor, ada peningkatan
permintaan untuk sensor multifungsi yang secara simultan dan independen dapat
mengukur kedua kelembaban dan gas lain, atau kelembaban dan suhu. Jadi, upaya
untuk membuat perangkat multifungsi diarahkan memanfaatkan aktif intrinsik
beberapa fungsi bahan. Dalam mengembangkan perangkat multifungsi, penting
untuk membangun teknologi yang dapat membedakan sinyal tanpa cross-talk, di
tempat teknologi masking konvensional. Baru-baru ini, teknologi sensor array
melalui analisis multi-komponen telah dikembangkan. Teknik ini memanfaatkan
metode pengenalan pola di mana selektivitas dapat diperoleh dengan
membandingkan vektor sinyal diukur dengan vektor sesuai kelompok sensor,
yang diperoleh dengan kalibrasi independen.
8
AZIZ - 1106068200
Sensor tekanan, kimia dan gas akan memiliki rasio pertumbuhan tertinggi (sekitar
2,5) pada tahun 2000. Peningkatan bidang penerapan teknologi sensor, di Eropa,
akan menjadi pembangunan pabrik dan teknologi proses, mobil dan kendaraan
transportasi dan teknologi konstruksi dan keselamatan. Kami telah
mengembangkan sebuah sensor kelembaban berdasarkan mikro berpori a-FeO3
dan prototipe kelembaban meter telah dipasang dan diuji. Sensitivitas multifungsi
dari-Fe203 kelembaban dan karbon monoksida sekarang sedang digunakan untuk
menghasilkan perangkat multifungsi mampu mendeteksi gas tersebut dalam
kondisi lingkungan. Dalam laporan ini, state-of-the-art keramik sensor
kelembaban dibahas dan hasil eksperimen meringkas upaya kita pada-FeO3
kelembaban dan sensitivitas CO disajikan.
IV. Keramik Refraktori
Refraktori atau batu tahan api adalah suatu material inorganik baik natural
(langsung dari alam) umumnya senyawa oksida, maupun sintetis, yang mampu
mempertahankan sifat mekanis dan kimianya terhadap beban temperatur diatas
15000C tanpa terjadi perubahan bentuk atau melebur. Dengan demikian, salah satu
syarat material refraktori adalah pada temperatur tinggi dan berbagai kondisi
material ini masih mampu mempertahankan bentuk dan mampu mempertahankan
kekuatan.
IV.1 Refraktori Semen Tahan Api ( Batu Tahan Api )
Batubata tahan api merupakan bentuk yang umum dari bahan refraktori. Bahan
ini digunakan secara luas dalam industri besi dan baja, metalurgi non-besi,
industri kaca, kiln barang tembikar, industri semen, dan masih banyak yang
lainnya. Refraktori semen tahan api, seperti batu bata tahan api, semen tahan
api silika dan refraktori tanah liat alumunium dengan kandungan silika (SiO2)
yang bervariasi sampai mencapai 78 % dan kandungan Al2O3 sampai mencapai
44 %. Tabel 4.2. memperlihatkan bahwa titik leleh (PCE) batu bata tahan api
berkurang dengan meningkatnya bahan pencemar dan menurunkan Al2O3.
Bahan ini seringkali digunakan dalam tungku, kiln dan kompor sebab bahan
tersebut tersedia banyak dan relatif tidak mahal.
9
AZIZ - 1106068200
Jenis batu bata Persentase
SiO2
Persentase
Al2O3
Persentase
kandungan
lainnya
PCE oC
Super Duty 49-53 40-44 5-7 1745-1760
High Duty 50-80 35-40 5-9 1690-1745
Menengah 60-70 26-36 5-9 1640-1680
Jenis batu bata Persentase
SiO2
Persentase
Al2O3
Persentase
kandungan
lainnya
PCE oC
Super Duty 49-53 40-44 5-7 1745-1760
High Duty 50-80 35-40 5-9 1690-1745
Menengah 60-70 26-36 5-9 1640-1680
IV.2 Refraktori Alumina Tinggi
Refraktori silika alumina yang mengandung lebih dari 45 % alumina biasanya
dikatakan sebagai bahan-bahan alumina tinggi. Konsentrasi alumina berkisar dari
45 sampai 100 %. Penerapan refraktori alumina tinggi meliputi perapian dan
batang as tungku hembus, kiln keramik, kiln semen, tangki kaca dan wadah
tempat melebur berbagai jenis logam.
IV.3 Batu Bata Silika
Batu bata silica merupakan suatu refraktori yang mengandung paling sedikit 93
% SiO2. Bahan bakunya merupakan batu yang berkualitas. Batu bata silika
berbagai kelas memiliki penggunaan yang luas dalam tungku pelelehan besi dan
baja dan industri kaca. Sebagai tambahan terhadap refraktori jenis multi dengan
titik fusi yang tinggi, sifat penting lainnya adalah ketahanannya yang tinggi
terhadap kejutan panas (spalling) dan kerefraktoriannya. Sifat batu bata silika
yang terkemuka adalah bahwa bahan ini tidak melunak pada beban tinggi sampai
titik fusi terdekati. Sifat ini sangat berlawanan dengan beberapa refraktori
lainnya, contohnya bahan silikat alumina, yang mulai berfusi dan retak pada
10
Tabel 3. Batu Bata Refraktori
AZIZ - 1106068200
suhu jauh lebih rendah dari suhu fusinya. Keuntungan lainnya adalah tahanan
flux dan stag, stabilitas volum dan tahanan spalling tinggi.
IV.4 Magnesit
Refraktori magnesit merupakan bahan baku kimia, yang mengandung paling
sedikit 85 % magnesium oksida. Tersusun dari magnesit alami (MgCO3). Sifat-
sifat refraktori magnesit tergantung pada konsentrasi ikatan silikat pada suhu
operasi. Magnesit kualitas bagus biasanya dihasilkan dari perbandingan CaO-
SiO2 yang kurang dari dua, dengan konsentrasi ferrit yang minimum, terutama
jika tungku yang dilapisi refraktori beroperasi pada kondisi oksidasi dan
reduksi. Perlawanan terak sangat tinggi terutama terhadap kapur dan terak
yang kaya dengan besi.
IV.5 Refraktori Khromit
Dibedakan menjadi dua jenis refraktori khromit antara lain :
Refraktori Khrom-magnesit, yang biasanya mengandung 15-35%
Cr2O3 dan 42-50% MgO. Senyawa-senayawa tersebut dibuat dengan
kualitas yang bermacam- macam dan digunakan untuk membentuk bagian-
bagian kritis pada tungku bersuhu tinggi. Bahan tersebut dapat tahan
terhadap terak dan gas yang korosif dan memiliki sifat refaktori yang
tinggi.
Refraktori Magnesit-khromit, yang mengandung paling sedikit 60 %
MgO dan 8-18 %Cr2 O3. Bahan tersebut cocok untuk pelayanan pada
suhu paling tinggi dan untuk kontak dengan terak/slag yang sangat dasar
yang digunakan dalam peleburan baja. Magnesit khromit biasanya
memiliki tahanan spalling yang lebih baik daripada khrom- magnesit.
IV.6 Refraktori Zirkonia
Zirkonium dioksida (ZrO2) merupakan bahan polymorphic. Penting untuk
menstabilkan bahan ini sebelum penggunaannya sebagai refraktori, yang
dicapai dengan mencampurkan sejumlah kecil kalsium, magnesium dan cerium
oksida, dll. Sifatnya tergantung terutama pada derajat stabilisasi, jumlah
11
AZIZ - 1106068200
penstabil/stabiliser dan jumlah bahan baku orisinalnya. Refraktori zirkonia
memiliki kekuatan yang sangat tinggi pada suhu kamar, yang dicapai sampai
suhu setinggi 15000C. Oleh karenanya bahan tersebut berguna sebagai bahan
konstruksi bersuhu tinggi dalam tungku dan kiln.
Konduktivitas panas zirkonium dioksid lebih rendah dari kebanyakan refraktori
oleh karena itu bahan ini digunakan sebagai refraktori isolasi suhu
tinggi. Zirkonia memperlihatkan kehilangan panas yang sangat rendah dan tidak
bereaksi dengan logam cair, dan terutama berguna untuk pembuatan wadah
tempat melebur logam pada refraktori dan tempat lainnya untuk keperluan
metalurgi. Tungku kaca menggunakan zirkonia sebab bahan ini tidak mudah
basah oleh kaca yang meleleh dan tidak mudah bereaksi dengan kaca.
IV.7 Refraktori Oksida (Alumina)
Bahan refraktori alumina yang terdiri dari alumunium oksida dengan sedikit
kotoran dikenal sebagai alumina murni. Alumina merupakan satu dari bahan
kimia oksida yang dikenal paling stabil. Bahan ini secara mekanis sangat kuat,
tidak dapat larut dalam air, steam lewat jenuh, dan hampir semua asam
inorganik dan alkali. Sifatnya membuatnya cocok untuk pembentukan wadah
tempat melebur logam untuk fusi sodium karbonat, sodium hidroksida dan
sodium peroksida. Bahan ini memiliki tahanan tinggi dalam oksidasi dan reduksi
pada kondisi atmosfir. Alumina digunakan dalam industri dengan proses panas.
Alumina yang sangat berpori digunakan untuk melapisi tungku dengan suhu
operasi sampai mencapai 1850oC.
IV.8 Monolitik
Refraktori monolitik adalah sebuah cetakan tunggal dalam pembentukan
peralatan, seperti sendok besar. Refraktori ini secara cepat menggantikan
refraktori jenis kovensional dalam banyak digunakan termasuk tungku-tungku
industri. Keuntungan utama monolitik adalah:
Penghilangan sambungan yang merupakan titik kelemahan
Metoda penggunaannya lebih cepat
Tidak diperlukan keakhlian khusus untuk pemasangannya
12
AZIZ - 1106068200
Mudah dalam penanganan dan pengangkutan
Cakupan yang lebih baik untuk mengurangi waktu penghentian dalam
perbaikan
Cakupannya sungguh mengurangi tempat penyimpanan dan
menghilangkan bentuk khusus
Penghematan panas
Tahanan spalling yang lebih baik
Stabilitas volum yang lebih besar
Penempatan monolitik menggunakan berbagai macam metoda, seperti ramming,
penuangan, gunniting, penyemprotan, dan sand slinging. Ramming
memerlukan tool yang baik dan kebanyakan digunakan pada penggunaan
dingin dimana penggabungan bahan merupakan hal yang penting. Dikarenakan
semen kalsium aluminat merupakan bahan pengikat, maka bahan ini harus
disimpan secara benar untuk mencegah penyerapan kadar air. Kekuatannya
mulai berkurang setelah 6 sampai 12 bulan.
V. Ceramic Cutting Tools
Penggunaan material keramik pada cutting tools biasanya hanya digunakan
sebagai coating untuk memperkeras permukaan dari cutting tools, material
keramik yang banyak digunakan antara lain keramik dari alumina, Ceramic
Matrix Composite, dan silicon nitridea. Hal ini dikarenakan karena sifat dari
material keramik memiliki kekerasan yang cukup tinggi sehingga kemampuan
dalam memotong material lain ikut meningkat, bukan serta merta alas an
kekerasan dari keramik melainkan alasan suhu operasional juga menjadi bahan
pertimbangan penting untuk keramik sebagai coating maupun sepenuhnya
menggunakan keramik. Dapat dilihat bahwa sebagai cutting tools keramik dibagi
menjadi tiga, yaitu keramik oksida, keramik nitride, dan Ceramic Matrix
Composite.
Keramik oksida merupakan keramik yang memiliki Oksi didalam rumusnya
(merupakan lapisan pasif) yang memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada
normal namun ductilitas yang rendah. Keramik Nitride mempunyai ketangguhan
13
AZIZ - 1106068200
yang tinggi dan digunakan untuk memotong besi tuang yang berada dalam kondisi
kasar. Sedangkan Ceramic Matrix Composite atau lebih sering disingkat dengan
CMC terdiri dari keramik dan material keras lain seperti titanium dan sementit
karbida. Terkadang penguatan dengan whiskers dilakukan untuk meningkatkan
ketahanan aus dan ketangguhan dalam kondisi panas.Whiskers yang ditambahkan
biasanya SiC. Alumina yang dikuatkan dengan SiC merupakan material
tertangguh dan paling tahan panas mendadak di antara material keramik berbasis
oksida lain. Hal ini terjadi karena whiskers SiC mempunyai kekuatan yang sangat
tinggi.
Pengembangan yang dilakukan pada cutting tools berbasis keramik adalah
menggunakan komposisi baru berbasis serbuk keramik murni (biasanya Al2O3)
dengan penguat whiskers karbida SiC dan komposit matriks.Hal ini dapat
meningkatkan kemampuan ceramic tools dan memperlebar cakupan aplikasinya.
Proses serbuk ini akan menghasilkan ukuran butir yang halus sehingga ketahanan
ausnya lebih tinggi dan pemotongan yang lebih halus.
VI. Keramik Otomotif
Pada aplikasi otomotif, keramik banyak digunakan seperti sebagai sensor, katalis
gas pembuangan, mesin yang menggunakan silikon nitrida, dan lain-lain. Selain
itu, kontribusi keramik untuk potensi di masa mendatang telah dipikirkan seperti
sebagai sumber energi (fuel cell), turbin gas keramik, kendaraan listrik, dan lain-
lain.[12]Sifat-sifat keramik yang dibutuhkan adalah keringanan material, stabilitas
termal dan kimia pada suhu tinggi, kekuatan dan ketahanan ausnya.[13]Berikut
adalah penggunaan keramik pada beberapa aplikasi otomotif:
Knock sensor
Knock sensor merupakan material piezo-ceramic yang dapat memberikan sinyal
getaran halus yang dialami oleh material. Knock sensor membuat engnine
beroperasi dengan kondisi yang efisien.
Valve system
14
AZIZ - 1106068200
Silikon nitride banyak digunakan untuk sistem katup ini karena mempunyai
ketahanan aus yang sempurna sehingga cocok untuk penggunaan yang berulang-
ulang dan meminimalisir seringnya penggantian. Selain itu, material seperti
karbon yang seperti intan (diamond-like carbon) dapat merendahkan gaya friksi
sehingga cocok untuk melapisi katup.
Sensor oksigen
Sensor oksigen dibutuhkan untuk mengetahui kehadiran oksigen yang terkait
dengan rekasi gas-gas mudah terbakar dengan NOx.Sensor oksigen ini terbuat
dari zirconia yang dipasang di pipa pembuangan.
Sumber tenaga
Contohnya seperti fuel cell yang terbuat dari elektroda Li-oksida atau serat
karbon.
Penggunaan silicon nitride
Silikon nitride banyak digunakan untuk bagian dari kendaraan seperti plug pada
mesin diesel, plug panas pada mesin diesel, rocker arm pads, tappets untuk mesin
diesel. Penggunaan keramik pada plug pada mesin diesel menyebabkan permulaan
mesin yan cepat, sedangkan pada plug panas, keramik mengurangi suara berisik
dan bahan bakar yang tidak terbakar. Pada rocker arm pads dan tappets pada
mesin diesel, keramik meningkatkan ketahanan aus.
VII. Ceramic Fuel Cells / SOFC
Fuel Cell mengubah tenaga gas seperti hydrogen, gas alam dan gas batubara
melalui proses elektrokimia langsung menjadi listrik. Efisiensinya tidak hanya
sebatas oleh siklus karnot dari mesin, dan hasil polusi dari fuel sel merupakan
efek yang cukup kecil dari teknologi yang didapatkan. Fuel Cell beroperasi seperti
baterai, namun tidak dibutuhkan pengisian kembali, dan terus menerus
memproduksi power ketika disuplai dengan fuel dan oksidant.
15
AZIZ - 1106068200
Pengembangan Fuel sel sebagai sumber tenaga telah dilakukan selama bertahun-
tahun. Awalnya dikembangkan untuk keperluan NASA maupun aplikasi dibidang
pertahanan. Namun, seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan efisiensi dan
energy yang ramah lingkungan memaksa fuel cell dikembangkan untuk keperluan
sipil.
Keuntungan SOFC
Selain keuntungna dari fuel cell secara umum seperti ramah lingkungan, SOFC
merupakan fuel cell yang sangat flexible dan dapat beropersai pada multiple fuel
contohnya carbon-based fuels. Hal ini menghasilkan potensial rata-rata yang
cukup tinggi dari fuel ke listrik sekitar 60% untuk satu siklus lebih efisien.
SOFC Stack Design
Untuk mendapatkan output yang bagus, mengkombinasikan beberapa sel saat ini
telah menjadi pilihan, hal ini disebut sebagai fuel cell stack.
16
Gambar 4. Cara Kerja CFC
AZIZ - 1106068200
17
Gambar 5. SOFC Design
AZIZ - 1106068200
Referensi
Badwal and Foge. 1995. Solid Oxide Electrolyte Fuel Cell Review. CFC
ltd: Australia
Foger and Godfrey. 2000. System Demonstration Program at Ceramic
Fuel Cell Ltd in Australia. CFC ltd: Australia
CFC ltd. 2011. Annual Report. CFC ltd: Australia
CeramTec. Ceramic Materials for Light-Weight Ceramic Polymer Armor
System. CeramTec-Etec GmbH
Saint-Gobain Ceramics. Ceramic Armor Protection Systems. SGC
Suharno, Bambang.2007.Diktat Kuliah Refraktori (Batu Tahan
Api).Departemen Metalurgi dan Material :Fakultas Teknik Universitas
Indonesia.
Akbar, Dutta, and Lee. 2006. High-Temperature Ceramic Gas Sensors: A
Review. Applied Ceramic Tech: Ohio
Takechi, Muszynski, and Kamat. Fabrication Procedure of DSSC
Ceramic Technology Lecture’s note. FTUI
Referensi Gambar
Gambar 1 CeramTec. Ceramic Materials for Light-Weight Ceramic
Polymer Armor System. CeramTec-Etec GmbH
Gambar 2 CeramTec. Ceramic Materials for Light-Weight Ceramic
Polymer Armor System. CeramTec-Etec GmbH
Gambar 3 Ceramic Technology Lecture’s note. FTUI
Gambar 4 Ceramic Technology Lecture’s note. FTUI
Gambar 5 Badwal and Foge. 1995. Solid Oxide Electrolyte Fuel Cell
Review. CFC ltd: Australia
Referensi Tabel
Tabel 1 Saint-Gobain Ceramics. Ceramic Armor Protection Systems. SGC
Tabel 2 Anonymous. Ceramic for Humidity Sencor. Ceramic Jurnal
Tabel 3 Diktat Kuliah Refraktori
18