PEMBUATAN DAN PENGEMBANGAN PERALATAN PLANETARY BALL MILL UNTUK OPTIMALISASI PENGHALUSAN SERBUK MAGNETIK MATERIAL KOMPOSIT FERRITE SISTEM BaFe12-2x(Mn,Co)xTixO19 BERORDE NANOMETER MELALUI RUTE MECHANICAL ALLOYING MATERIAL UNTUK APLIKASI ABSORBER GELOMBANG RADAR

Abstract

Pengembangan material magnet permanen yang berbasis logam tanah jarang )rare earth) terutama kaya dengan unsur Fe (Fe-rich) dan memiliki sifat kemagnetan unggul masih terus dikembangkan/dilakukan oleh banyak peneliti bahan magnet. Demikian juga dengan bahan paduan/alloy magnetik berbasis logam tanah jarang (Rare earth) sistem RETM-B dan tidak terkecuali sistem keramik MO.6 Fe2O3 (M=Ba atau Sr). Supremasi rekayasa proses preparasi baik itu teknik konvensional seperti Powder metallurgy maupun teknik modern seperti Rapid Solidification telah mampu menghasilkan sifat kemagnetan ekstrinsik yang mencapai 90-100% nilai intrinsiknya. Hal ini menunjukkan bahwa seolah-olah jenis-jenis senyawa magnetik baru menjadi sangat mendesak untuk dikembangkan. namun, pengusul mengamati bahwa berbeda dengan kegiatan penelitian pada era milenium dua dimana berdasarkan berbagai publikasi bahwa arah pengembangan penelitian pada lebih dari 100 tahun di belakang adalah terfokus pada penemuan senyawa-senyawa baru. Ternyata tidak demikian halnya pada awal milenium ke tiga dimana berdasarkan pengamatan melalui berbagai publikasi, arah pengembangan penelitian bahan magnet lebih terfokus pada rekayasa struktur dari material magnetik yang pernah dikembangkan sebelumnya yaitu penerapan nano teknologi dalam preparasi material magnetik. Selain itu pengembangan peralatan nano teknologi juga menjadi kebutuhan. Sebagai penerapan dari teknik rekayasa modern ini telah membuka peluang baru untuk memperoleh magnet dengan sifat yang sangat unggul.Penelitian ini difokuskan pada pembuatan serbuk kristal bahan magnetik Ferrite Bafe12-2x(Mn,Co)x TixO19 dalam ukuran mikrometer menggunakan perangkat planetary Ball Mill Energi tinggi. Material BaFe12-2x(Mn,Co)xTixO19 dengan ukuran nanometer mampu menyerap gelombang RADAR dengan efisiensi penyerapan yang tinggi (>70%). Serbuk msgnetik berukuran mikrometer tersebut disintesis dengan metode mekanik vibrasi ballmill yang dimiliki Laboratorium Fisika Material, FSM Undip. Untuk meningkatkan sifat serapan terhadap gelombang RADAR tersebut dapat dilakukan dengan memperkecil ukuran serbuk bahan magnetik dalam ukuran nanometer, merujuk hasil penelitian Hong,dkk. (2005) bahwa faktor ukuran bulir kristal sangat berpengaruh terhadap serapan gelombang. Bahan magnetik berbasis ferrit dalam ukuran nanometer mampu menyerap gelombang RADAR hingga -19dB (efisensi hingga 70%). Untuk mendapatkan serbuk magnetik tersebut dapat dilakukan dengan metode sintesis pemaduan mekanik (mechanical alloying) menggunakan peralatan Planetary Ball Mill (PBM) yang merupakan pengembangan dari teknik sintesis mekanik sebelumnya yang menggunakan ballmill. Subyek yang akan dikaji dalam penelitian ini terbagi dalam 2 tahap penelitian yaitu tahap pertama dilakukan pengembangan peralatan sintesis secara mekanik yaitu pembuatan peralatan Planetary Ball Mill (PBM) dan karakterisasi-optimasi variabel-variabel dalam penghalusan serbuk bahan magnetik. Proses rekayasa dalam pembuatan peralatan PBM diharapkan akan diperoleh sistem sintesis secara mekanik dengan peralatan yang sederhana dan murah serta mampu memproses penghalusan serbuk bahan (khususnya bahan magnetik) sampai berukuran nanometer. Karakterisasi dan optimasi kemampuan peralatan PBM meliputi variabel-variabel: pengaruh waktu penghalusan, kecepatan putaran, perilaku bola milling dan kontinuitas mesin PBM bekerja terhadap ukuran penghalusan serbuk bahan magnetik. Tahap kedua (Tahun kedua) penelitian akan dilakukan proses sintesis kristal material magnetik nano komposit sistem Material Nano Ferrite Sistem BaFe12-2x(Mn,Co)x TixO19 dengan metode pemaduan mekanik menggunakan peralatan Planetary Ball Mill (PBM) yang telah dibuat pada tahap pertama. Karakterisasi material magnetik tersebut akan dilakukan untuk memperoleh optimalisasi dalam proses sintesis. Penelitian yang diusulkan bersifat sintesis-karakterisasi secara rekursif. Selanjutnya, material hasil sintesis akan dikarakterisasi menggunakan metode standar karakterisasi material meliputi sifat-sifat:struktur kristal, magnetik, listrik dan mekanik untuk menunjang pembuatan prototipe sistem penyerap gelombang RADAR dari material magnetik nano komposit sistem Material Nano Ferrite Sistem BaFe12-2x (Mn,CO)xTixO19. Pengujian sifat serapan Gelombang Radae dilakukan dengan peralatan Vektor Network Analyzer (VNA) yang ada di departemen pertahanan dan ITS. Sasaran yang ingin dicapai pada tahap ini adalah realisasi seperangkat peralatan PBM yang mampu menghaluskan serbuk material khususnya material magnetik hingga berorde <10nm. Selain ukuran partikel, kualitas kristalin material hasil sintesis juga merupakan parameter penting dalam keberhasilan pengembangan peralatan dan pembuatan prototipe penyerap gelombang RADAR. Hasil akhir yang diharapkan adalah terwujudnya alat PBM dan prototipe penyerap gelombang RADAR, yang merupakan pengembangan dari penelitian sebelumnya baik peralatan sintesis dan kemampuan material hasil sintesisnya. Hasil penelitian diharapkan menjadi komponen pendukung pertahanan nasional khususnya penyediaan sistem pendeteksi dini dan pelacak pesawat terbang dan kapal laut maupun kapal selam yang mampu dikembangkan dan dibuat sendiri oleh anak bangsa, sehingga kemandirian pengadaan alat utama sistem persenjataan (altsista) kedepan dapat dipenuhi secara mandiri mulai dari material hingga teknologi pembuatannya.