KERAMIK
Nama:
faisal akbar
No reg: 5315083439 Fakultas teknik jurusan teknik mesin UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
BAB I PENDAHULUAN Keramik adalah sejenis bahan yang telah lama di gunakan, yaitu sejak 4000 SM. Barang barang yang di buat dari keramik adalah pot bunga dan bata. Dalam industri otomotive modern, keramik telah di gunakan sejak berpuluh-puluh tahun yang yang lalu, lalu, yaitu yaitu untuk untuk menghas menghasilk ilkan an igniti ignition on park park di dalam dalam proses proses pembak pembakara aran n otomotif. Keramik juga berfungsi sebagai isolator listrik. Dewasa ini bahan keramik menjadi bahan yang penting di dalam mesin. Karena sifatnya yang kuat dan dapat merintangi kehausan pada temperatur yang tinggi sehingga bahan keramik ini baik digunakan di dalam komponen otomotif otomotif seperti bahagian exzos, pelapis silinder, katup dan turbo charge. Keramik mengandungi beberapa unsur yang berlainan ukuran. Ikatan di antara atom-a atom-atom tom bagi bagi strukt struktur ur ini adalah adalah jenis jenis kovalen kovalen yang yang meliba melibatka tkan n perkong perkongsia sian n elektron, dan ionic yaitu ikatan dasar di antara ion-ion yang berlawanan. Kedua-dua ikatan ini jauh lebih kuat dari pada ikatan logam. Dengan itu ada beberapa sifat kerami keramik k yang yang lebih lebih baik baik dari dari pada pada logam, logam, teruta terutaman manya ya kekeras kekerasanny annyaa dan sifat sifat ketahanan panas dan listrik. Struktur kristal keramik boleh di dapati dalam bentuk kristal tunggal atau stru strukt ktur ur poli polikr kris ista tall yang yang memp mempun unya yaii banya banyak k biji bijian an.. Ukur Ukuran an buti butira ran n sanga sangatt mempengaruhi sifat-sifat keramik. Butiran yang berukuran kecil adalah lebih kuat dan liat, dan dinamai keramik halus. Antara bahan mentah keramik yang tertua ialah tanah nah
liat
yaitu
keramik
ber berbuti utiran
hal halus
yang
berb erbentuk
kepingan.
Perbedaan dan kelebihan diantara keramik dengan logam dan bahan polimer adalah seperti berikut: Keramik: Bahan bukan organic, kuat, tidak bertindak balas dengan bahan kimia, kimia, titik titik cair cair tinggi tinggi.Lo .Logam gam:: BahanBahan-bah bahan an organi organic, c, kekeras kekerasan an dan kekuat kekuatan an berbeda-beda, tidak stabil terhadap bahan kimia,
BAB II SIFAT – SIFAT BAHAN KERAMIK Sifat Sifat yang yang umum umum dan mudah mudah diliha dilihatt secara secara fisik fisik pada pada kebany kebanyaka akan n jenis jenis keramik adalah britle atau rapuh, hal ini dapat kita lihat pada keramik jenis tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya, coba jatuhkan piring yang terbuat dari keramik bandingkan dengan piring dari logam, pasti keramik mudah pecah, walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis jenis keramik keramik hasil sintering, sintering, dan campuran campuran sintering sintering antara keramik keramik dengan logam. sifat lainya adalah tahan suhu tinggi, sebagai contoh keramik tradisional yang terdiri dari clay, flint dan feldfar tahan sampai dengan suhu 1200 C, keramik engineering seperti keramik oksida mampu tahan sampai dengan suhu 2000 C. kekuatan tekan tinggi, sifat ini merupakan salah satu faktor yang membuat penelitian tentang keramik terus berkembang.
Sifat Mekanik
Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sifat-sifat ini bersam bersamaa dengan dengan kerapat kerapatan an yang yang rendah rendah dan juga juga titik titik lelehny lelehnyaa yang yang tinggi tinggi,, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Ini merupakan masalah khusus bila bahan ini digunakan untuk aplikasi struktural. Dalam logam, elektron-elektron yang terdelokalisasi memungkinkan atom-atomnya berubah-ubah tetangganya tanpa semua semua ikatan ikatan dalam dalam struk struktur turnya nya putus. putus. Hal inilah inilah yang yang memung memungkin kinkan kan logam logam terdeformasi di bawah pengaruh tekanan. Tapi, dalam keramik, karena kombinasi
ikatan ikatan ion dan kovalen kovalen,, parti partikel kel-par -partik tikeln elnya ya tidak tidak mudah mudah berges bergeser. er. Kerami Keramikny knyaa dengan mudah putus bila gaya yang terlalu besar diterapkan. Faktur Faktur rapuh rapuh terjad terjadii bila bila pembent pembentukan ukan dan propaga propagasi si kereta keretakan kan yang yang cepat. cepat. Dalam Dalam padatan padatan krista kristalin lin,, retaka retakan n tumbuh tumbuh melalui melalui butir butiran an (tran (transs granul granular) ar) dan sepanjang bidang cleavage (keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putus yang dihasilkan mungkin memiliki tekstur yang penuh butiran atau kasar. Material yang yang amor amorff tida tidak k memi memili liki ki buti butira ran n dan bidan bidang g kris krista tall yang yang tera teratu tur, r, sehi sehing ngga ga permukaan putus kemungkinan besar mulus penampakannya. Kekuatan tekan penting untuk untuk kerami keramik k yang yang digunak digunakan an untuk untuk strukt struktur ur sepert sepertii banguna bangunan. n. Kekuata Kekuatan n tekan tekan keramik biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik di-pretekan dalam keadaan tertekan.
Sifat Termal
Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk untuk mengabs mengabsorb orbsi si panas panas dari dari lingku lingkungan ngan.. Panas Panas yang yang disera diserap p disimp disimpan an oleh oleh padat padatan an antara antara lain lain dalam dalam bentuk bentuk vibras vibrasii (getar (getaran) an) atom/ atom/ion ion penyusu penyusun n padatan padatan tersebut. Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadi getaran-getaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan karena ikatannya kuat maka getaran yang besar tidak akan menimbulkan gangguan yang terlalu banyak pada kisi kristalnya. Hantaran Hantaran panas dalam padatan padatan melibatkan melibatkan transfer energi antar atom-atom atom-atom yang bervibrasi. Vibrasi atom akan mempengaruhi gerakan atom-atom lain di tetangganya dan hasilnya adalah gelombang yang bergerak dengan kecepatan cahaya yakni fonon. Fonon Fonon berger bergerak ak dalam dalam bahan bahan sampai sampai terham terhambur bur baik baik oleh oleh intera interaksi ksi fononfonon-fon fonon on
maup maupun un caca cacatt kris krista tal. l. Kera Kerami mik k amor amorff yang yang meng mengand andun ung g bany banyak ak caca cacatt kris krista tall menyebabkan fonon selalu terhambur sehingga keramik merupakan konduktor panas yang buruk. Mekanisme hantaran panas oleh elektron, yang dominan pada logam, tidak dominan di keramik karena elektron di keramik sebagian besar terlokalisasi. Contoh Contoh paling paling baik baik penggun penggunaan aan kerami keramik k untuk untuk insula insulasi si panas panas adalah adalah pada pada pesaw pesawat at ruang ruang angkas angkasa. a. Hampir Hampir semua semua permuk permukaan aan pesawa pesawatt terseb tersebut ut dibungk dibungkus us keramik yang terbuat dari serat silika amorf. Titik leleh aluminium adalah 660 oC. Ubin menjaga suhu tabung pesawat yang terbuat dari Al pada atau dibawah 175 oC, walaupun eksterior pesawat mencapau 1400 oC
Sifat Listrik
Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat baik sebagai isolator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3) dapat dipolarisasi dan digunakan sebaga sebagaii kapasit kapasitor. or. Kerami Keramik k lain lain mengha menghanta ntarka rkan n elektr elektron on bila bila energi energi ambang ambangnya nya dicapai, dan oleh karena itu disebut semikonduktor. Tahun 1986, keramik jenis baru, yakni superkonduktor temperatur kritis tinggi ditemukan. Bahan jenis ini di bawah suhu suhu kritis kritisnya nya memili memiliki ki hambat hambatan an = 0. Akhirn Akhirnya, ya, kerami keramik k yang yang disebut disebut sebaga sebagaii piezoe piezoelek lektri trik k dapat dapat mengha menghasil silkan kan respon responss listri listrik k akibat akibat tekana tekanan n mekani mekanik k atau atau sebaliknya. Sering pula digunakan bahan yang disebut dielektrik. Bahan ini adalah isolator yang dapat dipolarisasi pada tingkat molekular. Material semacam ini digunakan untuk untuk menyi menyimpa mpan n muatan muatan listr listrik. ik. Kekuat Kekuatan an dielek dielektr trik ik bahan bahan adalah adalah kemamp kemampuan uan bahan tersebut untuk menyimpan elektron pada tegangan tinggi. Bila kapasitor dalam keada keadaan an berm bermuat uatan an penuh penuh,, hamp hampir ir tida tidak k ada arus arus yang yang lewa lewat. t. Namu Namun n denga dengan n tegangan tinggi dapat mengeksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Bila hal ini terjadi arus mengalir dalam kapasitor, dan mungkin disertai dengan kerusakan material karena meleleh, terbakar atau menguap. Medan listrik yang diperlukan untuk
meng mengha hasi silk lkan an keru kerusa saka kan n itu itu dise disebu butt keku kekuat atan an diel dielek ektr trik ik.. Beber Beberapa apa kera kerami mik k mempunyai kekuatan dielektrik yang sangat besar.Porselain misalnya sampai 160 kV/cm. Sebagian besar hantaran listrik dalam padatan dilakukan oleh elektron. Di logam, logam, elektr elektron on penghant penghantar ar dihamb dihamburk urkan an oleh oleh vibras vibrasii termal termal mening meningkat kat dengan dengan kenaikan suhu, maka hambatan logam meningkat pula dengan kenaikan suhu. Sebali Sebalikny knya, a, elektr elektron on valens valensii dalam dalam kerami keramik k tidak tidak berada berada di pita pita konduks konduksi, i, sehingga sehingga sebagian sebagian besar keramik adalah isolator. isolator. Namun, konduktivit konduktivitas as keramik keramik dapat dapat diting ditingkat katkan kan dengan dengan member memberika ikan n ketakm ketakmurn urnian ian.. Energi Energi termal termal juga juga akan akan mempromosikan elektron ke pita konduksi, sehingga dalam keramik, konduktivitas meningkat (hambatan menurun) dengan kenaikan suhu. Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat ini merupakan bagian bahan "canggih" yang sering digunakan sebagai sensor. Dalam bahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan menginduksi polar polarisa isasi si dan akan akan terjad terjadii medan medan listr listrik, ik, jadi jadi bahan bahan terseb tersebut ut menguba mengubah h tekanan tekanan mekanis menjadi tegangan listrik. Bahan piezoelektrik digunakan untuk tranduser, yang ditemui pada mikrofon, dan sebagainya. Dalam bahan keramik, muatan listrik dapat juga dihantarkan oleh ion-ion. Sifat ini dapat dapat diubahdiubah-ubah ubah dengan dengan meruba merubah h kompos komposisi isi,, dan merupak merupakan an dasar dasar banyak banyak aplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar. Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar. Kemampuan penghantara penghantaran n ion didasarkan didasarkan kemampuan keramik keramik tertentu tertentu untuk memungkinkan memungkinkan anion anion oksige oksigen n berger bergerak, ak, sement sementara ara pada waktu waktu yang yang sama sama tetap tetap berupa berupa isolat isolator. or. Zirkonia, ZrO2, yang distabilkan dengan kalsia (CaO), adalah contoh padatan ionik.
Sifat Optik
Bila cahaya mengenai suatu obyek cahaya dapat ditransmisikan, diabsorbsi, atau dipantulkan. Bahan bervariasi dalam kemampuan untuk mentransmisikan cahaya, dan biasanya dideskripsikan sebagai transparan, translusen, atau opaque. Material yang transp transpara aran, n, sepert sepertii gelas, gelas, mentra mentransm nsmisi isikan kan cahaya cahaya dengan dengan difus, difus, sepert sepertii gelas gelas terfroste terfrosted, d, disebut disebut bahan translusen. translusen. Batuan yang opaque tidak mentransmisika mentransmisikan n cahaya. Dua mekanisme penting interaksi cahaya dengan partikel dalam padatan adalah polarisasi polarisasi elektronik elektronik dan transisi transisi elektron antar tingkat energi. energi. Polarisasi Polarisasi adalah distorsi awan elektron atom oleh medan listrik dari cahaya. Sebagai akibat polarisasi, sebagian energi dikonversikan menjadi deformasi elastik (fonon), dan selanjutnya panas. Seperti dalam atom elektron-elektron dalam bahan berada dalam tingkat-tingkat energi tertentu. Absorbsi energi menghasilkan perpindahan elektron dari tingkat dasar ke tingka tingkatt tereks tereksita itasi. si. Ketika Ketika elektr elektron on kembal kembalii ke keadaan keadaan dasar dasar disert disertai ai dengan dengan pemancaran radiasi elektromagnetik. Dalam padatan elektron yang energinya tertinggi ada dalam orbital-orbital dalam pita valensi dan orbital-orbital yang tidak terisi biasanya dalam pita konduksi. Gap antara pita valensi dan pita konduksi disebut gap energi. Range energi cahaya tampak 1,8 sampai 3,1 eV. Bahan dengan gap energi di daerah ini akan mengabsorbsi energi yang berhubungan. Bahan itu akan tampak tran transp spar aran an dan dan berw berwar arna na.. Cont Contoh ohny nya, a, gap gap ener energi gi CdS CdS seki sekita tarr 2,4 2,4 eV dan dan mengabsorbsi komponen cahaya biru dan violet dari sinar tampak. Tampak bahan tersebut berwarna kuning-oranye.
Bahan dengan gap energi kurang dari 1,8 eV akan opaque, sebab semua cahaya tampak akan diabsorbsi. Material dengan gap energi lebih besar 3,1 eV tidak akan menyerap range sinar tampak dan akan tampak transparan dan tak berwarna. Cahaya yang diemisikan dari transisi elektron dalam padatan disebut luminesensi. Bila terjadi dalam selang waktu yang pendek disebut flouresensi, bila didalam selang waktu yang lebih panjang disebut fosforisensi. Cahaya yang ditransmisikan dari satu medium ke medium lain, misalnya dari gelas gelas ke air akan akan mengal mengalami ami pembia pembiasan san.. Pembel Pembeloka okan n cahaya cahaya ini adalah adalah akibat akibat perubahan kecepatan rambat yang asal mulanya dari polarisasi elektronik. Karena polarisasi meningkat dengan naiknya ukuran atom. Gelas yang mengandung ion-ion berat (seperti kristal timbal) memiliki indeks bias yang lebih besar dari gelas yang mengandung atom-atom ringan (seperti gelas soda). Hamburan cahaya internal dalam bahan yang sebenarnya transparan mungkin dapat mengakibatkan bahan menjadi translusen atau opaque. Hamburan semacam ini terjadi antara lain di batas butiran, batas fasa, dan pori-pori. Banyak aplikasi memanfaatkan sifat optik bahan keramik ini. Transparansi gelas membuatnya membuatnya bermanfaat bermanfaat untuk jendela, jendela, lensa, lensa, filter, filter, alat masak, alat lab, dan objekobjek seni. Pengubahan antara cahaya dan listrik adalah dasar penggunaan bahan semikonduktor seperti GaAs dalam laser dan meluasnya penggunaan LED dalam alat-alat elektronik. Keramik fluoresensi dan fosforisensi digunakan dalam lampulampu listrik dan layar-layar tv. Akhirnya serat optik mentransmisikan percakapan telepon dan data komputer yang didasarkan atas refleksi internal total sinyal cahaya.
Sifat Kimia
Salah Salah satu satu sifat sifat khas dari dari kerami keramik k adalah adalah kestab kestabil ilan an kimia. kimia. Sifat Sifat kimia kimia dari dari permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif. Karbon aktif, silika gel, zeolit, dsb, mempunyai luas permukaan besar dan dipakai sebagai bahan pengabsorb. Kalau oksida logam dipanaskan pada kira-kira 500 0C, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina γ , zeolit, lempung asam atau S2O2 – TiO2 demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis, yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.
Kehandalan
Kerami Keramik k memili memiliki ki karakt karakteri eristi stik k yang yang memungk memungkink inkann annya ya diguna digunakan kan untuk untuk berbagai aplikasi termasuk : •
kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
•
Tahan korosi
•
Sifa Sifatt
list listri rikn knya ya
dapa dapatt
insu insula lato tor, r,
semi semiko kond nduk ukto tor, r,
superkonduktor •
Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik
•
Keras dan kuat, namun rapuh.
kond konduk ukto torr
bahk bahkan an
BAB III PENUTUP
Keramik merupakan suatu kesenian dan sains membuat dan menggunakan hasil padat yang terdiri daripada atau sebahagian besar komponennya adalah bahan tak orga organi nik k
(por (porse seli lin, n, lemp lempung ung,,
seme semen, n, kaca, kaca, fero feroel elek ektr trik ik,,
super superkon kondu dukt ktor or dan dan
sebaga sebagainy inya). a). Kerami Keramik k tradis tradision ional al adalah adalah kerami keramik k yang yang berdas berdasark arkan an lempung lempung.. Keramik modern adalah keramik yang mempunyai sifat-sifat fisik, mekanik, kimia dan listr listrik ik yang yang istim istimewa. ewa. Bahan Bahan kerami keramik k tradis tradision ional al adalah adalah tembik tembikar, ar, lempung lempung,, semen, refraktori dan berbagai hasil berkaitan dengan silikat. Bahan keramik modern terdiri daripada keramik oksida (Al2O3, ZrO2, TiO2, BaTiO2, dan sebagainya) dan keramik bukan oksida (Si3 N N4, TiN,SiC,B4C dan sebagainya).
BAB IV DAFTAR PUSTAKA
Daftar
Pustaka.
De Garmo, Paul. E. et al. (1997). Material and Process in Manufacturing. New York 1000 10002, 2, Mac Mac Mil Millan Publ ublishi shing Comp Compan any y 866 866 Thir hird Aven Avenue ue,, New New Yor York. Kingon, A.I and Peterson, A.W. (1988). Developments in Engineering Ceramics. Current
Issues
in
Engineering
Ceramic
Development.
Mohd Mohd.Az .Azro rone ne Sara Saraba bati tin. n. (200 (2000) 0).. USM USM Cipt Ciptaa Tula Tulang ng Sera Serami mik. k. Beri Berita ta hari harian an,, Pendidikan. Van Vlack, H.Lawrence. (1991). Seramik Fizik Untuk Jurutera. Dewan Bahasa dan Pustaka Pustaka Kementrian Kementrian Pendidikan Pendidikan Malaysia Kuala Lumpur dan Penerbit Penerbit Universiti Universiti Sains
Malaysia
Pulau
Pinang.