PIZOELEKTRIK

Kelompok: 4

Andi Mulya Ashari Akmal Faiz

Aprian Rudina S Christin Alberia S

Edwin Abraham Rina Oktapiani

Pizoelektrik

Piezoelektrik berasal dari bahasa Yunani yaitu piezo yang artinya tekanan dan elektrik yang berarti listrik. Bahan piezoelektrik adalah suatu bahan yang apabila diberi stress (tekanan) mekanik akan menghasilkan medan listrik sebaliknya apabila medan listrik diterapkan pada bahan piezoelektrik akan terjadi deformasi mekanik (perubahan dimensi bahan). Sifat yang reversibel ini membuat material piezoelektrik dapat berfungsi sebagai transduser dan aktuator (Sharma, 2006) serta menarik untuk dikembangkan.

Sintesa bahan piezoelektrik BNT-BT-BKT dengan metoda solid state reaction dilakukan dengan parameter yang sama dengan sintesa BNT, BT, dan BKT Parameter optimal yang diperoleh sebelumnya pada sintesa BNT-BT dengan memvariasikan suhu sintering,sedangkan untuk BKT dengan variasi tekanan kompaksi.

Sehingga parameter sintesa BNT-BT-BKT yang diaplikasikan adalah sebagai berikut: lama penggerusan 4 jam, tekanan kompaksi 5000 psi, suhu kalsinasi

300 C selama 4 jam dan suhu sintering 1000 C selama 4 jam.

Penggunaannya antaranya adalah cantilever untuk menghasilkan listrik berdaya rendah, motor listrik mini, mikrofon dan alat kesehatan pada ultrasonography (USG). Sedangkan salah satu aplikasi yang dikembangkan lebih intens pada saat ini adalah memori ferroelectric yang diharapkan dapat menjadi primadona masa depan untuk menggantikan sistem memori magnetik yang ada sebagaimana dikembangkan oleh G.H. Haertling.[2–5]

Belum banyak para peneliti yang mengembangkan bahan piezoelektrik di Indonesia dari proses sintesa bahan sampai ke aplikasi sederhana. Hal ini salah satunya yang menjadi kendala adalah proses pemolingan dengan menggunakan tegangan tinggi DC pada orde

TABEL 1: Hasil sintesa bahan piezoelektrik ramah lingkungan dilaboratorium PTBIN-BATAN dan metoda-metoda sintesa yang digunakanantara lain

Keramik berstruktur bismuth ini telah menjadi pilihan yang tepat dalam penelitian kali ini untuk menyiasati bahan yang tidak beracun dan mempunyai sifat piezoelektrik kuat. Sehingga bahan berstruktur bismuth Bi0:5Na0:5TiO3 (BNT) menjadikan kandidat kuat bahan piezoelektrik bebas Pb,disamping itu BNT juga memiliki polarisasi remanen dan suhu transisi fasa yang tinggi, yakni berturut-turut, Pr = 38 C/cm2 dan Tc = 320°C,menjadikan tertinggi selain PZT. Namun demikian aplikasi BNT terkendala, karena keramik ini memiliki medan coercive yang tinggi, yakni, Ec = 7,3 kV/mm, sehingga poling sulit untuk dilakukan pada bahan ini.

Bahan-bahan dasarnya adalah Bi2O3, Na2CO3, TiO2,Ba2CO3 dan K2CO3, dicampurkan secara stoikhiometri.Kemudian produk sintesa ini dikarakterisasi dengan menggunakan difraksi sinar-x

Pada sintesa BNT-BT-KNN ini menunjukkan adanya puncak asing disekitar sudut difraksi 30°C. Puncak ini tidak mengindikasikan berasal dari bahandasar, setelah dibandingkan dari puncak-puncak tertinggi lainnya berasal dari bahan dasar.

Pada gambar ini menunjukkan tidak banyak perbedaan besaran suhu curie antara penambahan 2 dan 5% BKT, sehingga suhu curienya adalah 432°C

(450-19 koreksi pengukuran). Hasil ini dinilai cukup berhasil sekali, dikarenakan suhu curie dari kelompok BNT masih di bawah 432°C, sedangkan PZT masih sekitar 450 sedangkan PZT masih sekitar 450°C. Keberhasilan ini cukup baik sekali dan sudah hampir dapat menyaingi PZT, sebagaimana ditampilkan pada tabel 1.

Pada suhu semakin dinaikkan, maka harga d33 semakin meningkat. Dinamika gerak atom untuk mengarahkan polarisasi dalam suatu kristal lebih mudah

dibandingkan dengan pada suhu rendah. Optimalisasi parameter pemolingan pada bahan BNT-BT-KNN adalah tegangan poling 3KV, waktu 15 menit dan suhu 120° C.

Proses poling ini sendiri mempunyai tingkat kesulitan yang cuup tinggi, dikarenakan banyak sekali kegagalan yang dialami. Disamping kontak poling yang harus diperhatikan, persiapan sample perlu juga dikembangkan agar tidak berpori. Jika kemampuan alat tegangan tingginya memiliki tegangan sekitar

dibawah 10KV, maka sample-sampel bahan piezoelektrik juga lebih tipis dan bahan yang tipis juga mudah pecah karena bahan keramik lebih getas.

Kesimpulan Telah berhasil mengsintesa bahan piezoelektrik keramik ramah lingkungan

BNT-BT-BKT dan BNTBT-KNN dan telah dilakukan kajian struktur kristal yang mengindikasikan berstruktur kristal rhombohedral Perovskite.

Suhu currie BNT-BT-BKT diperoleh sekitar 432 C,yang hampir menyamai suhu curie dari bahan PZT.Hal ini menjadi harapan besar dalam menggantikan PZT yang bersifat racun.

Harga d33 pada bahan BNT-BT-BKT dan BNT-BTKNN tertinggi masih 30 pC/N.

Sebagai studi awal pembuatan transducer sederhana telah dapat dibuktikan dengan adanya tegangan listrik permukaan bahan.

Daftar Pustaka

Ahda syahfandi, PTBIN-BATAN Badan Tenaga Nuklir Nasional, SINTESA DAN KARAKTERISASI BAHAN PIEZOELEKTRIK RAMAH LINGKUNGAN Bi0;5Na0;5TiO3-BaTiO2 (BNT-BT) SEBAGAI BAHAN DASAR TRANSDUCER ULTRASONIK UNTUK DIAGNOSA KESEHATAN 2012