SINTESIS SUPERKONDUKTOR Y-358 (𝐘𝟑 𝐚𝟓 ... · Teman-teman Fisika angkatan 2013 yang...

i

SINTESIS SUPERKONDUKTOR Y-358 (𝐘𝟑𝐁𝐚𝟓𝐂𝐮𝟖𝐎𝟏𝟖−𝛅)

MENGGUNAKAN METODE WET-MIXING

SKRIPSI

BIDANG MINAT MATERIAL DAN OPTOELEKTRONIKA

I Kadek Giri Nata

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2017

ii

FAKTA INTEGRITAS

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah

diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang

pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau

diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan

disebutkan dalam daftar pustaka.

Denpasar, Agustus 2017

Pembuat Fakta Integritas

I Kadek Giri Nata

NIM. 1308205022

iii



[SKRIPSI]

Sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains bidang Fisika

pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Udayana

I Kadek Giri Nata

1308205022

Pembimbing I

Dr. Drs. I Wayan Gede Suharta, M.Si

NIP. 19650616 199203 1 002

Pembimbing II

I Gde Antha Kasmawan, S.Si., M.Si

NIP. 19670624 199402 1 001

iv

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

Judul : Sintesis Superkonduktor Y-358 (Y3Ba5Cu8O18−δ) Menggunakan

Metode Wet-Mixing

Bidang Minat : Material dan Optoelektronika

Nama : I Kadek Giri Nata

Nim : 1308205022

Telah Disetujui Oleh :

Pembimbing I

Dr. Drs. I Wayan Gede Suharta, M.Si

NIP. 19650616 199203 1 002

Mengetahui,

Plt. Ketua Jurusan Fisika

FMIPA Universitas Udayana

Ir. S. Poniman, M.Si

NIP. 19560606 198703 1 001

Pembimbing II

I Gde Antha Kasmawan, S.Si., M.Si

NIP. 19670624 199402 1 001

v

LEMBAR PERSETUJUAN



Disusun oleh :

Nama : I Kadek Giri Nata

Bidang Minat : Material dan Optoelektronika

NIM : 1308205022

Telah diujikan pada hari Senin, tanggal 31 Juli 2017 dan dinyatakan

telah memenuhi syarat untuk diterima.

Susunan Tim Penguji :

Ketua : Dr. Drs. I Wayan Gede Suharta, M.Si ( )

Sekretaris : I Gde Antha Kasmawan, S.Si., M.Si ( )

Anggota : Ir. S. Poniman, M.Si ( )

Ida Bagus Made Suryatika, S.Si., M.Si ( )

I Gusti Agung Putra Adnyana, S.Si., M.Si ( )

Mengetahui

Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNUD

Ir. S. Poniman, M.Si

NIP.195606061987031001

vi



[SKRIPSI]

Karya tulis ini tidak dipublikasikan tetapi tersedia di perpustakaan

di lingkungan Universitas Udayana;

diperkenankan dipakai sebagai referensi kepustakaan

tetapi pengutipan harus menyebutkan sumbernya

sesuai dengan kebiasaan ilmiah.

Karya tulis ini merupakan hak milik intelektual

Universitas Udayana

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan

Yang Maha Esa, atas berkat rahmat-Nyalah Skripsi dengan judul “Sintesis

Superkonduktor Y-358 (Y3Ba5Cu8O18−δ) Menggunakan Metode Wet-Mixing” dengan

baik dan tepat pada waktunya.

Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis banyak menemui kesulitan dalam

pelaksanaan penelitian dan penyajiannya. Berkat kerja keras, bimbingan dan bantuan

dari berbagai pihak, akhirnya segala kesulitan tersebut dapat diatasi. Oleh karena itu,

dengan rasa hormat dan ketulusan hati, melalui kesempatan ini penulis menyampaikan

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Drs. Wayan Gede Suharta, M.Si selaku pembimbing I yang telah

banyak membantu dan banyak memberikan arahan dalam penyusunan skripsi

ini.

2. Bapak I Gde Antha Kasmawan, S.Si., M.Si selaku pembimbing II yang telah

banyak pula membantu dan banyak memberikan arahan dalam penyusunan

skripsi ini.

3. Bapak Ir. S. Poniman, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika

Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

4. Bapak I Nyoman Sumarna dan Ibu Ni Ketut Westri selaku orangtua, Ni Luh Evit

Erawati, S.Pd selaku kakak yang selalu memberikan semangat dan motivasi

dalam penyusunan skripsi ini.

5. I Putu Gede Purnawa Dwipa, Putu Raul Dewa Adiguna Wirawan, I Dewa Gede

Swastika, I Putu Agum Suriajaya Maha Putra, Luh Gede Puja Satwika selaku

adik-adik yang sudah menemani selama penelitian dan yang selalu memberi

semangat.

6. Teman-teman Fisika angkatan 2013 yang selalu memberikan masukan dan

membantu mengkoreksi dalam penyusunan skripsi ini.

Seluruh anggota keluarga, teman, sahabat serta semua pihak yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu, yang telah banyak membantu sehingga makalah ini dapat

dirampungkan tepat pada waktunya.

viii

Penulis menyadari bahwa laporan ini sangat jauh dari sempurna, baik dari segi

bahasa, penulisan, isi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, kritik dan saran yang

membangun untuk menyempurnakan lagi skripsi ini. Dan semoga skripsi ini bermanfaat

bagi pembaca dan dapat menjadikan skripsi ini sebagai referensi pembelajaran

khususnya mengenai sintesis superkonduktor YBCO.

Denpasar, Juli 2017

Penulis

ix

ABSTRAK

Telah dilakukan sintesis superkonduktor Y-358 (Y3Ba5Cu8O18−δ) menggunakan

metode wet-mixing. Pada penelitian ini sampel di mixing selama 3 hari, dikalsinasi

dengan menggunakan suhu 600° C selama 3 jam dan disintering pada suhu 850° C,

875° C, 900° C dan 925° C selama 10 jam. Hasil karakterisasi XRD memperlihatkan

puncak tajam yang menandakan terjadinya kristalisasi dengan baik. Nilai fraksi volume

masing-masing sampel meningkat dengan peningkatan suhu sintering yaitu 42,3%,

49,7%, 57,7% dan 67,9%. Peningkatan suhu sintering pada saat sintesis superkonduktor

Y3Ba5Cu8O18−δ mengakibatkan meningkatnya nilai parameter kisi 𝑎 yaitu 3,798482 Å;

3,824633 Å; 3,831660 Å; 3,833786 Å dan 𝑐 yaitu 30,573178 Å; 30,670111 Å;

30,716740 Å; 30,733706 Å serta menurunnya nilai parameter kisi 𝑏 yaitu 3,830055 Å;

3,796236 Å; 3,774598 Å dan 3,766237 Å. Hasil karakterisasi TEM diperoleh ukuran

partikel rata-rata pada sampel yang dikalsinasi menggunakan suhu 600° C selama 3 jam

adalah sebesar 2,5 ± 1,30708 nm. Hasil karakterisasi VSM memperlihatkan sifat

ferromagnetik untuk sampel yang dikalsinasi menggunakan suhu 600° C selama 3 jam.

Hasil karakterisasi FTIR memperlihatkan absorpsi pada bilangan gelombang 2814,14

cm−1 dan 3608,81 cm−1 menandakan adanya gugus OH pada sampel yang dikalsinasi

pada suhu 600° C, namun dengan penambahan suhu sintering pada suhu 850° C, 875° C,

900° C dan 925° C tidak memperlihatkan adanya gugus fungsi OH.

Kata Kunci : Superkonduktor, metode wet-mixing, mixing, kalsinasi, sintering, XRD,

TEM, VSM, FTIR

ABSTRACT

The synthesis of Y-358 (𝑌3𝐵𝑎5𝐶𝑢8𝑂18−𝛿) superconductor have been conducted by using

wet-mixing method. In this study the samples was mixed for 3 days, calcined using

temperature 600° 𝐶 for 3 hours and sintered using temperature 850° 𝐶, 875° 𝐶, 900° 𝐶

and 925° 𝐶 for 10 hours. XRD characterization results showed a sharp peak indicating

crystallization well. The volume fraction value of each sample increases with the

addition of sintering temperature is 42,3%, 49,7%, 57,7% and 67,9%. An increas in

sintering temperature at the time of the synthesis of 𝑌3𝐵𝑎5𝐶𝑢8𝑂18−𝛿 superconductor

resulted in an increase in the value of the lattice parameter a is 3,798482 Å; 3,824633

Å; 3,831660 Å; 3,833786 Å and c is 30,573178 Å; 30,670111 Å; 30,716740 Å;

30,733706 Å as well as decreasing the value of lattice parameter b is 3,830055 Å;

3,796236 Å; 3,774598 Å and 3,766237 Å. TEM characterization results obtained by the

average particle size in the samples calcined using temperature 600° 𝐶 for 3 hours is

2,5 ± 1,30708 nm. VSM characterization results for samples showing ferromagnetic

properties calcined using temperature 600° 𝐶 for 3 hours. FTIR characterization results

show absorption at the wave number 2814,14 𝑐𝑚−1 and 3608,81 𝑐𝑚−1 denotes the

presence of OH groups in the calcined samples at temperature 600° 𝐶, but with the

addition of sintering temperature at 850° 𝐶, 875° 𝐶, 900° 𝐶 and 925° 𝐶 does not

indicate the presence of an OH function group.

Keywords : Superconductor, wet-mixing method, mixing, calcined, sintering, XRD,

TEM, VSM, FTIR

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

FAKTA INTEGRITAS ....................................................................................... ii

LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR .................................................... iv

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ v

PEDOMAN PENGGUNAAN ............................................................................. vi

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................................. ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................ x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

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

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................. 3

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 4

2.1 Superkonduktor dan Fenomena Superkonduktivitas ............................ 4

2.1.1 Sejarah dan Perkembangan Superkonduktor ............................... 4

2.1.2 Sifat Superkonduktor ................................................................... 6

2.1.3 Efek Meissner .............................................................................. 7

2.1.4 Tipe-tipe Superkonduktor ............................................................ 7

2.1.4.1 Superkonduktor Tipe I ........................................................ 7

2.1.4.2 Superkonduktor Tipe II ....................................................... 8

xi

2.2 Superkonduktor Suhu Tinggi ................................................................ 9

2.3 X-Ray Diffraction (XRD) ...................................................................... 11

2.4 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ............................... 13

2.5 Kalsinasi ................................................................................................ 15

2.6 Penelitian yang Sudah Pernah Dilakukan ............................................. 15

BAB III METODE PENELITIAN ...................................................................... 17

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 17

3.1.1 Tempat Penelitian ........................................................................ 17

3.1.2 Waktu Penelitian .......................................................................... 17

3.2 Alat ........................................................................................................ 17

3.3 Bahan .................................................................................................... 19

3.4 Variabel Penelitian ................................................................................ 19

3.4.1 Variabel Bebas ............................................................................. 19

3.4.2 Variabel Kontrol .......................................................................... 19

3.4.3 Variabel Terikat ........................................................................... 19

3.5 Prosedur Percobaan ............................................................................... 20

3.6 Skema Penelitian ................................................................................... 23

3.7 Analisis Data ......................................................................................... 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 25

4.1 Hasil Karakterisasi XRD Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ................ 25

4.1.1 Hasil Analisis sampel Y3Ba5Cu8O18−δ Menggunakan

Program Match! ............................................................................ 29

4.1.2 Fraksi Volume Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ......................... 33

4.1.3 Ukuran Partikel Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ....................... 33

4.1.4 Hasil Analisis Rietica Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ .............. 34

4.1.5 Hasil Analisis PowderCell 2.4 Superkonduktor

Y3Ba5Cu8O18−δ ............................................................................ 41

4.2 Hasil Karakterisasi TEM Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ................ 42

4.3 Hasil Karakterisasi VSM Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ................. 43

xii

4.4 Hasil Analisis Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ Menggunakan

FTIR ...................................................................................................... 45

4.5 Pembahasan .......................................................................................... 48

4.5.1 Fasa Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ yang Terbentuk ............... 48

4.5.2 Morfologi Karakterisasi TEM Superkonduktor

Y3Ba5Cu8O18−δ ............................................................................ 52

4.5.3 Sifat Kemagnetan Sampel Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ...... 53

4.5.4 Gugus Fungsi Pada Sampel Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ .... 53

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 54

5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 54

5.2 Saran...................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Sejarah perkembangan temperatur kritis dari bahan

superkonduktor konvensional ........................................................... 5

Gambar 2.2 Sejarah perkembangan temperatur kritis dari bahan

superkonduktor suhu tinggi .............................................................. 5

Gambar 2.3 Grafik resistivitas terhadap temperatur bahan .................................. 6

Gambar 2.4 (a) Fluks magnetik bahan superkonduktor pada suhu lebih

besar dari suhu kritis (T > Tc). (b) Fluks magnetik ditolak

bahan superkonduktor pada suhu lebih kecil dari suhu kritis

(T < Tc) ............................................................................................. 7

Gambar 2.5 Kurva medan magnetik terhadap magnetisasi superkonduktor

tipe I .................................................................................................. 8

Gambar 2.6 Kurva medan magnetik terhadap magnetisasi superkonduktor

tipe II ................................................................................................ 9

Gambar 2.7 Struktur perovskit BaTiO3 ................................................................ 10

Gambar 2.8 Unit sel YBCO .................................................................................. 11

Gambar 2.9 Interferensi konstruktif sinar-X yang dihamburkan oleh

atom-atom dalam bidang kisi ............................................................ 13

Gambar 3.1 Skema penelitian senyawa pembentuk superkonduktor YBCO ....... 23

Gambar 4.1 Pola XRD superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ yang disintering

pada suhu 850° C selama 10 jam ....................................................... 26








pada suhu 850° C, 875° C, 900° C dan 925° C selama 10 jam

Ket: YBCO = Y3Ba5Cu8O18−δ ......................................................... 27

xiv

Gambar 4.6 Hasil search match sampel superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

dengan suhu sintering 850° C ............................................................ 29








pada suhu 850° C, 875° C, 900° C dan 925° C selama 10 jam.

Simbol o (Ba4Cu6O13Y2), ∆ (BaCuO5Y2) dan (BaCu3O4) .........32

Gambar 4.11 Hasil refinement superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ yang

disintering dengan suhu 850° C selama 10 jam ................................ 34







Gambar 4.15 (a) Struktur kristal superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ suhu

sintering 850° C (b) Struktur kristal superkonduktor

Y3Ba5Cu8O18−δ suhu sintering 875° C, (c) Struktur kristal

superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ suhu sintering 900° C

(d) Struktur kristal superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ suhu

sintering 925° C ................................................................................. 41

Gambar 4.16 Hasil karakterisasi TEM superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ yang

dikalsinasi dengan menggunakan suhu 600° C selama 3 jam ........... 42

Gambar 4.17 Grafik hubungan diameter dengan counts untuk

superkonduktorY3Ba5Cu8O18−δ dikalsinasi dengan

menggunakan suhu 600° C selama 3 jam .......................................... 43

Gambar 4.18 Hasil karakterisasi dengan menggunakan VSM .............................. 44

xv

Gambar 4.19 Spektrum FTIR superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ yang

dikalsinasi dengan menggunakan suhu 600° C ................................. 45


disintering dengan menggunakan suhu 850° C ................................ 45







Gambar 4.24 Perbandingan spektrum FTIR superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

yang dikalsinasi dengan menggunakan suhu 600° C dan yang

sintering dengan menggunakan suhu850° C, 875° C, 900° C dan

925° C .............................................................................................. 47

Gambar 4.25 Pembesaran sudut pada spektrum XRD superkonduktor

Y3Ba5Cu8O18−δ pada sudut 32-33,4° ............................................. 49

Gambar 4.26 Grafik perubahan fraksi volume terhadap suhu sintering

850° C, 875° C, 900° C dan 925° C ................................................... 49

Gambar 4.27 Grafik nilai ukuran partikel terhadap variasi suhu sintering

850° C, 875° C, 900° C dan 925° C selama 10 jam ........................... 50

Gambar 4.28 Grafik nilai parameter kisi (a, b, c) terhadap variasi suhu

sintering 850° C, 875° C, 900° C dan 925° C selama 10 jam ............ 51

xvi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Massa senyawa pembentuk Y3Ba5Cu8O18−δ........................................ 20

Tabel 3.2 Volume HNO3 untuk melarutkan senyawa pembentuk

Y3Ba5Cu8O18−δ.................................................................................... 21

Tabel 4.1 Nilai intensitas puncak yang dihasilkan dari sampel

superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ......................................................... 28

Tabel 4.2 Hasil perhitungan fraksi volume Y3Ba5Cu8O18−δ dengan

program Match! 3.4.2 Build 96 ............................................................ 33

Tabel 4.3 Ukuran partikel superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ............................... 34

Tabel 4.4 Posisi atom hasil refinement superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

yang disintering dengan suhu 850° C selama 10 jam ........................... 35







Tabel 4.8 Tabel akhir setelah sampel superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

di refinement ........................................................................................ 40

Tabel 4.9 Hasil nilai magnetisasi saturasi (Ms), magnetisasi remanen

(Mr), dan medan magnet kritis luar (Hc) ............................................. 44

Tabel 4.10 Gugus fungsi pada bilangan gelombang sampel

superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ ......................................................... 47

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I : Hasil Analisis Match! Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

Lampiran II : Tabel Ukuran Partikel Sampel Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

Lampiran III : Hasil Refinement Sampel Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

Lampiran IV : Tabel Jarak Antar Atom Sampel Superkonduktor Y3Ba5Cu8O18−δ

Lampiran V : Data Hasil Uji VSM

Lampiran VI : Tabel Koreksi Spektrum IR

Lampiran VII : Gabungan Struktur Kristal Dalam Bentuk 2 Dimensi

Lampiran VIII : Hasil Referensi

Lampiran IX : Kegiatan Penelitian

SINTESIS SUPERKONDUKTOR Y-358 (𝐘𝟑 𝐚𝟓 ... · Teman-teman Fisika angkatan 2013 yang...

Documents

Transcript of SINTESIS SUPERKONDUKTOR Y-358 (𝐘𝟑 𝐚𝟓 ... · Teman-teman Fisika angkatan 2013 yang...