Ilmu Bahan - Firdaus, ST, MT

0_Pendahuluan
Ilmu Bahan
Pendahuluan
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Mata Kuliah : Ilmu Bahan Listrik
SKS : 2 SKS
Tujuan mata kuliah :
Mengetahui dan memahami karakteristik
dari material/bahan agar mampu memilih
serta menggunakan bahan-bahan tersebut
pada setiap pekerjaan dengan tepat dan
benar khususnya untuk rekayasa kelistrikan.
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Garis besar mata kuliah(1) :
- Sumber bahan
- Bahan logam
- Bahan organik
- Bahan sintetis
- Bahan isolator
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Garis besar mata kuliah(2) :
- Bahan konduktor
- Bahan semikonduktor
- Bahan magnet
- Bahan superkonduktor
- Serat optik
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Daftar Pustaka :
•
•
•
Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik,
Cetakan keenam, Pradnya Paramita, 2005
H.A Muhaimin, Bahan-Bahan Listrik, Pradnya
Paramitha,2005
Sumanto, Pengetahuan Bahan untuk Mesin &
Listrik, Penerbit Andi, 2005
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Aturan Penilaian
No.
1.
2.
3.
4.
Komponen Penilaian
Tugas
Quiz
Ujian Tengah Semester
Ujian Akhir Semester
Total
Persentase
20%
20%
30%
30%
100%
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Range Nilai
No.
Nilai
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
A > 85
81 < A- < 85
76 < B+ < 80
71 < B < 75
66 < B- < 70
61 < C+ < 65
51 < C < 60
45 < D < 50
E < 45
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Quiz dilakukan 2 kali :
1. Sebelum UTS
2. Sebelum UAS
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
No.
Tanggal
Materi Kuliah
1.
28-02-13
Pendahuluan, Aturan Penilaian, Kontrak Kuliah,
Garis Besar Perkuliahan
2.
07-03-13
Sumber bahan
3.
14-03-13
Bahan logam
4.
21-03-13
Bahan organik, Quiz
5.
28-03-13
Bahan sintetis
6.
04-04-13
Bahan isolator 1
7.
11-04-13
Bahan isolator 2
8.
18-04-13
Ujian Tengah Semester (sesuai jadwal fakultas)
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
No.
Tanggal
Materi Kuliah
9.
25-04-13
Bahan konduktor
10.
02-05-13
Bahan semikonduktor
11.
09-05-13
Bahan magnet 1
12.
15-05-13
Bahan magnet 2, Quiz
13.
22-05-13
Bahan superkonduktor1
14.
29-05-13
Bahan superkonduktor2
15.
06-06-13
Serat Optik
16.
13-06-13
Ujian Akhir Semester (sesuai jadwal fakultas)
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Tanggal-tanggal penting : (perkiraan)
UTS : 08 – 13 April 2013
Minggu tenang : 03 – 09 Juni 2013
UAS : 10 – 22 Juni 2013
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Ada hal-hal yang perlu ditambahkan ?
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
1. Waktu Kuliah 08:00-09:40
batas terlambat : 15 menit
2. Bahan kuliah, kunci jawaban tugas, quiz,
UTS dan UAS akan diunggah di blog
http://sutanfirdaus.staff.unri.ac.id/
3. dll
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan
Selesai
Terimakasih.
Ilmu Bahan
Sumber-sumber Bahan
Jenis Bahan
•
•
•
•
Bahan tambang dan non tambang
Bahan renewable dan non renewable
Bahan logam dan non logam
Bahan organik dan sintetis
Bahan tambang
• Logam
– Besi
– Non besi
• Non logam
– Batuan (padat)
– Minyak (cair)
– Gas
Metode Pertambangan
• Tambang terbuka
– Batuan
– Logam
• Tambang tertutup
– Minyak bumi
– Batuan dan logam
Metode Pertambangan
• Tambang terbuka
Metode Pertambangan
• Tambang tertutup
Sumber bahan yang dapat
diperbarui
• Pertanian
• Peternakan
(Berasal dari makhluk hidup atau organik)
Sumber bahan yang dapat
diperbarui
• Pertanian
Sumber bahan yang dapat
diperbarui
• Peternakan
Sumber Logam
• Logam Besi
– Besi dan baja
• Logam non besi
– Tembaga
– Timah
Sumber Logam
• Besi
terdapat di alam dalam bentuk bijih besi :
hematit (Fe2O3)
magnetit(Fe3O4)
pirit(FeS2)
siderit(FeCO3)
hematit (Fe2O3)
Sumber Logam
• Tembaga
terdapat di alam dalam bentuk bijih tembaga :
chalcopyrite (CuFeS2)
chalcolite(Cu2S)
cuprite(Cu2O)
malaconite(CuO)
chalcopyrite (CuFeS2)
Sumber Logam
• Timah
terdapat di alam dalam bentuk bijih timah :
kasiterit (SnO2)
Pengolahan bahan
• Logam
– Besi
– Tembaga
– Timah
• Non logam
– Minyak bumi
– Batu bara
Pengolahan besi
Bijih Besi
• Oksida (Fe2O3 dan Fe3O4)
• Karbonat (FeCO3)
Dihaluskan
Udara panas
Kokas(karbon)
Dapur Tinggi
Besi mentah
+ 10% bahan lain
Batu Kapur (CaCO3)
Terak
CO2
Pengolahan besi
Dapur tinggi
Pengolahan tembaga
Bijih Tembaga
dihaluskan
Larutan asam sulfat
Pemurnian dan
peningkatan
konsentrasi Cu
Sel-sel elektrolisa
Plat tembaga (endapan)
Pengolahan timah
Bijih timah
dihaluskan
Cairan Sulfida
Penyaringan
90% air
Sulfida timah
Udara panas
1400oC
Timah cair
SO2
CO
Tugas Sumber Logam
A. Sumber logam
Bentuk di alam (bijih)
B. Cara Pengolahan
C. Contoh Penggunaan
Dalam bidang teknik dan listrik
Tugas Sumber Logam
1. Seng (Melaluca, Hifzil, Apriadi)
2. Emas (Eka, M Iqbal, Zulkifli)
3. Perak (Ipan, Adar, Inggram)
4. Alu (Fakhri, Friatno, M Choirijal)
5. Merkuri (Suhendra, Dersa)
6. Platina (Amri F, Andre S B)
Ilmu Bahan
Bahan Logam
Pembagian Logam
1. Logam Ferro
logam yang mengandung unsur besi (Fe)
dalam susunan unsur dasarnya
2. Logam Non Ferro
logam yang tidak mengandung unsur besi
(Fe) dalam susunan unsur dasarnya
1. Logam Ferro
Logam ferro mengandung karbon antara 0%
sampai 4,5%, dibagi menjadi tiga :
• Besi, dengan kadar karbon 0% - 0,008%
• Baja, dengan kadar karbon 0,008% - 2%
• Besi Cor, dengan kadar karbon 2% - 4,5%
Besi
• Besi tuang (Fe + 4%C)
sifat: rapuh, tidak dapat ditempa, baik untuk dituang
penggunaan: alas mesin, badan ragum, blok silinder
• Besi tempa (99%Fe)
sifat: liat, dapat ditempa, tidak dapat dituang
penggunaan: rantai jangkar, kait keran
Baja
• Baja Karbon Rendah (BCR)
kadar karbon : 0 – 0,3%
sifat: dapat ditempa, liat
penggunaan: mur, sekrup
• Baja Karbon Sedang (BCS)
kadar karbon : 0,3 – 0,45%
sifat: lebih kenyal dari yang keras
penggunaan: benda kerja tempa berat, poros
• Baja Karbon Tinggi (BCT)
kadar karbon : 0,45 – 1,7%
sifat: dapat ditempa, dapat disepuh keras
penggunaan: kikir, pahat, gergaji
• Baja Karbon Tinggi dengan Campuran
Baja karbon tinggi ditambah Nikel, Kobal, Krom atau tungsten
sifat: rapuh tetapi tahan terhadap suhu tinggi
penggunaan: mesin bubut dan alat-alat permesinan lainnya
Baja
Klasifikasi Baja Karbon
Besi Cor
• Besi Cor
kadar karbon :
lebih dari 2% ditambah Si, Mn, P, S dsb.
sifat: kekuatan lebih rendah dari baja cor
Besi Cor
Klasifikasi Besi Cor
2. Logam Non Ferro
Ciri-ciri logam non ferro
• Tahan terhadap korosi
• Daya hantar listrik baik
• Mudah dibentuk
2. Logam Non Ferro
• Tembaga (Cu)
sifat: dapat ditempa, penghantar panas dan listrik
penggunaan: alat-alat listrik, alat-alat dekorasi
• Aluminium (Al)
sifat: liat, dapat ditempa, ringan, penghantar panas dan
listrik
penggunaan: peralatan masak, elektronik, industri mobil
dan pesawat terbang
2. Logam Non Ferro
• Nikel (Ni)
sifat:tahan korosi, tahan panas
penggunaan: bagian tabung elektron, campuran uang
logam
• Seng (Zn)
sifat: kekuatan rendah, tahan korosi
penggunaan: pelapis besi, plat batere, hiasan komponen
mobil dan rumah tangga
2. Logam Non Ferro
• Timbal (Pb)
sifat: dapat ditempa, sangat liat, tahan terhadap asam
penggunaan: pelapis kabel, bahan solder
• Timah (Sn)
sifat: dapat ditempa, liat, tahan terhadap korosi
penggunaan: peralatan industri, pelapis/bungkus
makanan
3. Paduan Logam
•
•
•
•
Berbagai jenis baja
Kuningan (Cu + 45%Zn)
Perunggu (Cu + 23%Sn)
Tembaga putih (Cu + 30%Ni)
Ilmu Bahan
Bahan Organik
Bahan Organik
Suatu bahan dapat dikatakan bahan organik
apabila bahan tersebut diperoleh dari
sebagian atau keseluruhan organ tubuh
makhluk hidup, yaitu :
• Tumbuh-tumbuhan
• Hewan
Contoh bahan organik
•
•
•
•
•
•
Kayu
Bambu
Rotan
Serat, kapas, sutra
Karet
Minyak
1. Kayu
• Sifat: kaku, struktur padat
• Produk: kayu mentah, plywood, papan
serbuk, kertas
2. Bambu
• Sifat : Kaku, struktur memanjang
• Produk: Bambu mentah, plywood bambu
3.Rotan
• Sifat : Kaku, struktur memanjang, dapat
dibentuk dengan pemanasan
• Produk : Rotan mentah dan olahan
4. Serat
1. Serat Tumbuhan
• Batang
• Daun
• Bunga/buah
2. Serat Hewan
• Kulit, usus, rambut
• Getah yang dikeluarkan tubuh
4. 1. Serat tumbuhan
• Sifat : lentur
• Produk :
-Batang: serat karpet
-Daun : pelepah daun
-Bunga/buah : kapas, kapuk, ijuk, sabut
4. 2. Serat hewan
• Sifat : lentur
• Produk :
-Kulit: bahan pelapis
-Usus : senar
-Rambut/bulu : wol
-Getah : sutra,
5. Karet
• Ebonit
terdiri dari karet mentah + belerang
• karet hidroklorida
terdiri dari karet mentah + HCl
5. 1. Karet Ebonit
• Sifat : kaku, warna hitam/gelap
• Produk : alat-alat listrik dan industri
5. 2. Karet hidroklorida
• Sifat: elastis, tahan air, tahan minyak,
tahan lembab
• Produk : bahan pelapis/bahan
pembungkus
6. Minyak
• Sifat : cair
• Sumber : kelapa, sawit, jarak, dsb.
• Proses : penyulingan
• Produk : pelumas, bahan bakar, dsb.
Kelebihan bahan organik
•
•
•
•
•
Tidak terbatas
Mudah didapatkan
Murah (proses pengolahan sederhana)
Mudah didaur ulang
Aman
Kelemahan bahan organik
• Kekuatan rendah
• Tidak tahan lama
-tidak tahan perubahan cuaca
-memiliki musuh alami : rayap, bakteri, dsb
Teknik peningkatan mutu
• Kekuatan : kombinasi bahan, baik sesama
bahan organik maupun dengan bahan
sintetis.
• Ketahanan terhadap parasit : perendaman
atau pelapisan dengan bahan anti bakteri,
rayap, dsb.
• Ketahanan terhadap perubahan cuaca :
pelapisan atau kombinasi dengan bahan
yang tahan terhadap perubahan cuaca.
Tugas(21/03/2013)
Jelaskan 2 (dua) produk hasil peningkatan
mutu bahan organik.
a. apa bahan organik dasarnya
b. apa bahan tambahannya
c. bagaimana teknik peningkatan mutunya
Informasi dapat diambil dari : buku,
majalah, website, blog dll.
Ilmu Bahan
Bahan Sintetis
Bahan Sintetis
Bahan sintetis adalah bahan yang dibentuk
dari perpaduan atau kombinasi bahanbahan organik dan bahan-bahan sintetis
lainnya untuk meningkatkan kualitas bahan
sumbernya
Perbedaan Bahan Organik dan Sintetis
Bahan Organik:
• Tersedia di alam
• Berat molekul
rendah (monomer)
• Jumlah atom sedikit
dan ikatannya
sederhana
• Karet, kayu, keramik,
gelas
Bahan Sintetis:
• Buatan
• Berat molekul tinggi
(polimer)
• Jumlah atom lebih
banyak
dan
ikatannya
lebih
panjang
• plastik
1. Polimer
Polimer
disebut
juga
makromolekul
merupakan molekul besar yang dibentuk
dengan pengulangan molekul sederhana
yang disebut monomer. Polimer berasal dari
dua kata : poly (banyak) dan meros (bagianbagian)
Polimer
Jenis-jenis polimer :
1. Polimer Termoplastik
2. Polimer Termoset
1.Termoplastik
Polimer termoplastik adalah polimer yang
mempunyai sifat tidak tahan terhadap
panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan,
maka akan menjadi lunak dan didinginkan
akan mengeras. Proses tersebut dapat
terjadi berulang kali, sehingga dapat
dibentuk ulang dalam berbagai bentuk
melalui
cetakan yang berbeda untuk
mendapatkan produk polimer yang baru.
1.Termoplastik
Jenis polimer ini tidak memiliki ikatan silang
antar rantai polimernya, melainkan dengan
struktur molekul linear atau bercabang.
Bentuk struktur termoplastik sebagai berikut.
.
1.Termoplastik
•
•
•
•
Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat
khusus sebagai berikut.
Berat molekul kecil
Tidak tahan terhadap panas, jika
dipanaskan akan melunak dan jika
didinginkan akan mengeras.
Fleksibel.
Titik leleh rendah.
1.Termoplastik
Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat
khusus sebagai berikut.
• Dapat dibentuk ulang (daur ulang).
• Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.
• Memiliki struktur molekul linear/bercabang.
1.Termoplastik
Contoh :
1. Polietilen (PE)
2. Polivinil klorida (PVC)
3. Polipropen (PP)
4. Polistiren
1.1. Polietilen (PE)
1. Pembentukan : Polietilen didapatkan
dengan melakukan polimerisasi gas etilen
2. Sifat-sifat : tahan terhadap bahan kimia,
ulet dan fleksibel, suhu pelunakan
rendah, mudah dicetak.
3. Penggunaan : botol plastik, mainan,
bahan cetakan, ember, drum, pipa
saluran, isolasi kawat dan kabel, kantong
plastik dan jas hujan
1.2. Polivinil klorida (PVC)
1. Pembentukan
:
Polivinil
klorida
didapatkan
dengan
melakukan
polimerisasi gas etilen dan vinil klorida
2. Sifat-sifat : sangat keras dan kaku pada
suhu biasa, tahan bahan kimia dan
larutan keras.
3. Penggunaan : pipa air, pipa plastik, pipa
kabel listrik, kulit sintetis, ubin plastik,
piringan hitam, bungkus makanan, sol
sepatu, sarung tangan dan botol detergen
1.3. Polipropen (PP)
1. Pembentukan : Polipropen didapatkan
dengan melakukan polimerisasi dari propen
2. Sifat-sifat : rapuh, transparan
3. Penggunaan : karung, tali, botol
minuman, serat, bak air, insulator, kursi
plastik, alat-alat rumah sakit, komponen
mesin cuci, pembungkus tekstil, dan
permadani
1.4. Polistiren
1. Pembentukan : Polistiren didapatkan
dengan melakukan polimerisasi dari stiren
2. Sifat-sifat : rapuh, transparan
3. Penggunaan : komponen bodi motor,
kotak
baterai,
isolator,
sol
sepatu,
penggaris, gantungan baju.
2.Termoset
Polimer termoset adalah polimer yang
mempunyai sifat tahan terhadap panas.
Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak
dapat meleleh. Sehingga tidak dapat
dibentuk ulang kembali. Susunan polimer
ini bersifat permanen pada bentuk cetak
pertama kali (pada saat pembuatan). Bila
polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat
disambung atau diperbaiki lagi.
2.Termoset
Polimer termoset memiliki ikatan – ikatan
silang yang mudah dibentuk pada waktu
dipanaskan. Hal ini membuat polimer
menjadi kaku dan keras. Semakin banyak
ikatan silang pada polimer ini, maka
semakin kaku dan mudah patah. Bila
polimer ini dipanaskan untuk kedua
kalinya, maka akan menyebabkan rusak
atau lepasnya ikatan silang antar rantai
polimer.
2.Termoset
Contoh ikatan silang polimer termoset
2.Termoset
Sifat polimer termoset sebagai berikut.
• Keras dan kaku (tidak fleksibel)
• Jika dipanaskan akan mengeras.
• Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur
ulang)
• Tidak dapat larut.
• Jika dipanaskan akan meleleh.
• Tahan terhadap asam basa.
• Mempunyai ikatan silang antar rantai
molekul.
2.Termoset
Contoh :
1. Resin fenol
2. Resin urea formaldehid
3. Resin melamin
4. Resin poliester
5. Resin epoksi
2.1. Resin Fenol
1. Pembentukan : Resin Fenol didapatkan
dengan mengkondensasikan fenol-fenol
seperti fenol, kresol, ksilenol, dsb dengan
formaldehid sehingga menjadi resin
termoset
2. Sifat-sifat : mudah dibentuk, tahan panas,
tahan asam
3. Penggunaan : alat listrik, komponen
mesin
(kotak,
tutup),
komponen
kendaraan.
2.2. Resin urea formaldehid
1. Pembentukan : dengan melalui reaksi
antara urea dan formalin.
2. Sifat-sifat : lebih jelek daripada resin
fenol, kurang tahan air, lebih cepat
rapuh(lapuk)
3. Penggunaan : alat listrik, peralatan
rumahtangga.
2.3. Resin melamin
1. Pembentukan : reaksi formaldehid dan
melamin
2. Sifat-sifat : tahan air, tahan panas (air
mendidih), isolasi.
3. Penggunaan : alat listrik, peralatan
makan.
2.4. Resin poliester
1.
Pembentukan
:
Resin
poliester
didapatkan dengan mengkondensasikan
asam dibasa dengan alkohol dihidrat
2. Sifat-sifat : kuat, fleksibel, tahan api,
tahan cuaca
3. Penggunaan : keperluan konstruksi,
sebagai bahan komposit dengan serat
gelas.
2.5. Resin epoksi
1. Pembentukan : Resin epoksi didapatkan
dengan
mengkondensasikan
bisenfol
dengan epiklorhidrin
2. Sifat-sifat : tahan terhadap bahan kimia,
kaku dan rapuh, isolasi yang baik
3. Penggunaan : cat untuk logam, perekat,
pelapis, isolator
3.Simbol daur ulang plastik
1. PET atau PETE (Polyethylene Etilen Terephalate)
Tanda ini biasanya tertera logo daur ulang dengan angka 1 di tengahnya serta
tulisan PETE atau PET (Polyethylene Terephthalate) di bawah segitiga.
Biasa dipakai untuk botol plastik, berwarna jernih/transparan/tembus pandang
seperti botol air mineral, botol jus, wadah makana dan hampir semua botol
minuman lainnya. BOTOL JENIS PET/PETE ini direkomendasikan HANYA
SEKALI PAKAI. Bila terlalu sering dipakai, apalagi digunakan untuk
menyimpan air hangat apalagi panas, akan mengakibatkan lapisan polimer
pada botol tersebut akan meleleh dan mengeluarkan zat karsinogenik (dapat
menyebabkan kanker) dalam jangka panjang. Bahan ini dapat dibuat lagi ke
dalam bulu domba kutub, serat, karpet, dll. Permintaan untuk jenis plastik ini
diantara komunitas pendaur ulang plastik relatif banyak, tetapi saat ini tingkat
daur ulang untuk bahan ini tetap rendah sebesar 20%.
3.Simbol daur ulang plastik
1. PET atau PETE (Polyethylene Etilen Terephalate)
3.Simbol daur ulang plastik
2. HDPE (High Density Polyethylene)
Pada bagian bawah kemasan botol plastik, tertera logo daur ulang dengan
angka 2 ditengahnya, serta tulisan HDPE (Polyethylene Densitas Tinggi) di
bawah segitiga.
Biasa dipakai untuk botol susu yang berwarna putih susu, tupperware, galon air
minum, kursi lipat, dan lain-lain. Botol plastik jenis HDPE memiliki sifat bahan
yang lebih kuat, keras, buram dan LEBIH TAHAN LAMA TERHADAP SUHU
TINGGI. Merupakan salah satu bahan plastik yang aman untuk digunakan
karena kemampuan untuk mencegah reaksi kimia antara kemasan plastik
berbahan HDPE dengan makanan/minuman yang dikemasnya. Sama seperti
PET, HDPE juga direkomendasikan HANYA SEKALI PAKAI pemakaian karena
pelepasan senyawa antimoni trioksida terus meningkat seiring waktu. Jenis ini
juga dapat digunakan kembali ke untuk bahan lantai ubin, drainase, botol
HDPE baru, pipa, dll
3.Simbol daur ulang plastik
2. HDPE (High Density Polyethylene)
3.Simbol daur ulang plastik
3. PVC (Polyvinyl Chloride)
Tertulis (terkadang berwarna merah) dengan angka 3 di tengahnya, serta
tulisan V. V itu berarti PVC (polyvinyl chloride), yaitu jenis plastik yang paling
sulit didaur ulang.
Ini bisa ditemukan pada plastik pembungkus (cling wrap), dan botol-botol.
Reaksi yang terjadi antara PVC dengan makanan yang dikemas dengan plastik
ini berpotensi BERBAHAYA UNTUK GINJAL, hati dan berat badan.
Bahan ini mengandung klorin dan akan mengeluarkan racun jika dibakar. PVC
TIDAK BOLEH DIGUNAKAN dalam menyiapkan makanan atau kemasan
makanan.
Bahan ini juga dapat diolah kembali menjadi mudflaps, panel, tikar, dll
3.Simbol daur ulang plastik
3. PVC (Polyvinyl Chloride)
3.Simbol daur ulang plastik
4. LDPE (Low Density Polyethylene)
Logo daur ulang dengan angka 4 di tengahnya, serta tulisan LDPE. LDPE (low
density polyethylene) yaitu plastik tipe cokelat (thermoplastic/dibuat dari minyak
bumi), biasa dipakai untuk tempat makanan, plastik kemasan, botol-botol yang
lembek, pakaian, mebel, dll.
Sifat mekanis jenis LDPE ini adalah kuat, tembus pandang, Fleksibel dan
permukaan agak berlemak, pada suhu 60 derajat sangat resisten terhadap
reaksi kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, dapat didaur ulang
serta baik untuk barang-barang yang memerlukan fleksibelitas tapi kuat.
Barang berbahan LDPE ini sulit dihancurkan, tetapi tetap baik untuk tempat
makanan karena sulit bereaksi secara kimiawi dengan makanan yang dikemas
dengan bahan ini.
LDPE, dapat didaur ulang dengan banyak cara, misalnya dilarutkan ke dalam
kaleng, keranjang kompos dan landscaping tiles
3.Simbol daur ulang plastik
4. LDPE (Low Density Polyethylene)
3.Simbol daur ulang plastik
5. PP (polypropylene)
Tertera logo daur ulang dengan angka 5 di tengahnya, serta tulisan PP.
Karakteristik adalah biasa botol transparan yang tidak jernih atau berawan.
Polipropilen lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah,
ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup
mengkilap.
Jenis PP (polypropylene) ini adalah pilihan bahan plastik terbaik, terutama
untuk tempat makanan dan minuman seperti tempat menyimpan makanan,
botol minum dan terpenting botol minum untuk bayi.
Carilah dengan kode angka 5 bila membeli barang berbahan plastik untuk
menyimpan kemasan berbagai makanan dan minuman. PP dapat diolah
kembali menjadi garpu, sapu, nampan, dll
3.Simbol daur ulang plastik
5. PP (polypropylene)
3.Simbol daur ulang plastik
6. PS (Polystyrene)
Tertera logo daur ulang dengan angka 6 di tengahnya, serta tulisan PS. Biasa
dipakai sebagai bahan tempat makan styrofoam, tempat minum sekali pakai,
dan lain-lain. Polystyrene merupakan polimer aromatik yang dapat
mengeluarkan bahan styrene ke dalam makanan ketika makanan tersebut
bersentuhan. Selain tempat makanan, styrene juga bisa didapatkan dari asap
rokok, asap kendaraan dan bahan konstruksi gedung. Bahan ini harus
dihindari, karena selain BERBAHAYA UNTUK KESEHATAN OTAK,
MENGGANGGU HORMON ESTROGEN pada wanita yang berakibat pada
masalah reproduksi, dan pertumbuhan dan sistem syaraf, juga karena bahan
ini sulit didaur ulang. Pun bila didaur ulang, bahan ini memerlukan proses yang
sangat panjang dan lama. Bahan ini dapat dikenali dengan kode angka 6,
namun bila tidak tertera kode angka tersebut pada kemasan plastik, bahan ini
dapat dikenali dengan cara dibakar (cara terakhir dan sebaiknya dihindari).
Ketika dibakar, bahan ini akan mengeluarkan api berwarna kuning-jingga, dan
meninggalkan jelaga. PS mengandung benzene, suatu zat penyebab kanker
dan tidak boleh dibakar. Bahan ini diolah kembali menjadi isolasi, kemasan,
pabrik tempat tidur, dll
3.Simbol daur ulang plastik
6. PS (Polystyrene)
3.Simbol daur ulang plastik
7. OTHER (Polycarbonate)
Tertera logo daur ulang dengan angka 7 di tengahnya, serta tulisan OTHER.
Untuk jenis plastik 7 Other ini ada 4 macam, yaitu :
1. SAN � styrene acrylonitrile,
2. ABS � acrylonitrile butadiene styrene,
3. PC � polycarbonate,
4. Nylon
Dapat ditemukan pada tempat makanan dan minuman seperti botol minum
olahraga, suku cadang mobil, alat-alat rumah tangga, komputer, alat-alat
elektronik, dan plastik kemasan
3.Simbol daur ulang plastik
7. OTHER (Polycarbonate)
Ilmu Bahan
Bahan Konduktor
Definisi Penghantar
Penghantar ialah suatu benda yang
berbentuk logam ataupun non logam yang
dapat mengalirkan arus listrik dari satu titik
ke titik lain.
Penghantar
dapat
berupa
kabel
(penghantar dengan selubung isolasi) atau
kawat (penghantar tanpa isolasi)
Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang digunakan sebagai
konduktor harus memenuhi persyaratan
berikut :
1. Konduktifitasnya cukup baik
2. Koefisien muai panjangnya kecil
3. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas)
cukup besar
Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang biasa digunakan
sebagai konduktor :
1. Logam biasa, seperti : tembaga,
alumunium dan besi
2. Logam campuran (alloy) yaitu logam dari
tembaga atau alumunium yang dicampur
dengan jumlah tertentu dari logam jenis
lain untuk meningkatkan kekuatan
mekanisnya
Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang biasa digunakan
sebagai konduktor :
3. Logam paduan (composite), yaitu dua
atau lebih jenis logam yang dipadukan
dengan cara kompresi, peleburan
(melting) atau pengelasan (welding)
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut bahannya :
1. Kawat logam biasa, contoh : BCC (bare
copper conductor) dan AAC (all
alumunium conductor)
2. Kawat logam campuran(alloy), contoh :
AAAC (all alumunium alloy conductor)
3. Kawat logam paduan(composite),contoh :
kawat baja berlapis tembaga (copper clad
steel)
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut bahannya :
4. Kawat lilit campuran(alloy), yaitu kawat
yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam
atau lebih. Contoh : ACSR (alumunium
conductor steel reinforced)
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:
1. Kawat padat (solid wire) berpenampang
bulat
2. Kawat berlilit (stranded wire) terdiri dari 7
sampai 61 kawat padat yang dililit
menjadi satu
3. Kawat berongga (hollow conductor)
adalah kawat berongga yang dibuat untuk
mendapatkan diameter yang besar
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut isolasinya:
1. Konduktor telanjang
2. Konduktor berisolasi, contoh : kabel
twisted dan kabel NYY
Pola Kawat Penghantar
Pola-pola kawat penghantar :
1. Single pair
2. Twisted pair
Pola Kawat Penghantar
Pola-pola kawat penghantar :
3. Ribbon cable
4. Coaxial cable
Bundel Konduktor
Pola-pola bundel konduktor
1. Bunch
2. concentric
Bundel Konduktor
Pola-pola bundel konduktor
3. unidirectional
4. rope
Karakteristik Konduktor
Ada dua jenis karakteristik konduktor, yaitu :
1. Kekuatan mekanik, contoh : kekuatan
tarik
2. Kekuatan listrik, contoh : kekuatan arus
Resistifitas Listrik
Resistifitas listrik adalah kemampuan
suatu bahan dalam menahan arus listrik.
Resistifitas listrik dinyatakan sebagai :
R = tahanan dalam bahan (Ω)
Ω
ρ = tahanan jenis bahan (Ω.m)
R=
ρ ⋅l
A
l = panjang bahan (m)
A = luas penampang bahan (m2)
Resistifitas Listrik
MATERIAL
MICRO-OHMS CM
Silver
Copper (annealed)
Copper (hard-drawn)
Gold
Aluminum
Magnesium
Tungsten
Molybdenum
Zinc
Brass
Cadmium
Nickel
Phosphor Bronze
Cobalt
Iron
Platinum
1.59
1.72
1.77
2.44
2.82
4.60
5.60
5.70
5.80
7.00
7.60
7.80
7.80
9.80
10.0
10.0
MATERIAL
MICRO-OHMS CM
Palladium
Tin
Tantalum
Lead
Arsenic
Antimony
Manganin
Monel Metal
Therlo
Constantin
Manganese Steel
Climax
Excello
Mercury
Nichrome
Bismuth
11.0
11.5
15.5
22
33.3
41.7
44
42
47
49
70
87
92
95.783
100
120
Resistifitas Listrik
Latihan.
Tentukan nilai tahanan bahan berikut ini
jika diketahui ρ = 10 Ωm.
2 cm
1 cm
2 cm
1 cm
1 cm
3 cm
Koefisien Temperatur Hambatan
besarnya perubahan tahanan
perubahan suhu dinyatakan oleh :
R = R0 [1 + α (t − t0 )]
R = tahanan akhir setelah perubahan suhu (Ω)
R0 = tahanan awal sebelum perubahan suhu (Ω)
α = koefisien temperatur bahan
t = temperatur akhir (oC)
t0 = temperatur awal (oC)
akibat
Penamaan Konduktor
1. Penghantar
N – tembaga
NA – alumunium
2. Isolasi
Y – isolasi PVC
2Y – isolasi XLPE
Penamaan Konduktor
3. Selubung dalam
G – karet
2G – karet butyl
K – timah hitam
KL – alumunium dengan permukaan licin
KWK – selubung dari XLPE
Y – selubung dari PVC
2Y – selubung dari polietilen
Z – selubung dari pita seng
Penamaan Konduktor
4. Perisai
B – pita baja
F – baja pipih
L – jalinan kawat baja
Q – kawat baja berlapis seng
R – kawat baja bulat satu lapis
RR – kawat baja bulat dua lapis
Z – kawat baja berbentuk huruf “Z”
Penamaan Konduktor
5. Spiral
D – spiral anti tekan
Gb – spiral dari pita baja
6. Selubung luar
A – selubung dari yute
Y – selubung dari PVC
Penamaan Konduktor
7. Bentuk penghantar kabel
se – sektor pejal
sm – sektor serabut
re – bulat pejal
rm – bulat serabut
Penamaan Konduktor
Contoh kabel : NYA
artinya
N penghantar tembaga
Y selubung dalam PVC
A selubung luar yute
Penamaan Konduktor
Contoh kabel : NYY 4x6mm2, 0.6/1kV
artinya kabel 4 inti berpenghantar
tembaga masing-masing penghantar
luasnya 6mm2 berbentuk bulat pejal.
Selubung dalam dan selubung luar PVC,
batas tegangan nominal penghantar
fasa-netral (bumi) 0,6 kV dan tegangan
fasa-fasa 1 kV
Ilmu Bahan
Bahan Semikonduktor
Peralatan elektron
• Teknologi tabung gas
• Teknologi benda padat (semikonduktor)
Bahan pembentuk semikonduktor :
1. Germanium
•
Konduktivitas tinggi
•
Digunakan untuk dioda dan transistor
daya rendah dan sedang
Bahan pembentuk semikonduktor :
2. Silikon
• Konduktivitas lebih rendah dari
Germanium
• Digunakan untuk dioda dan transistor
daya tinggi
• Ketahanan termal lebih tinggi daripada
Germanium
Bahan pembentuk semikonduktor :
3. Gallium Arsenide
• Memiliki sifat yang dapat diatur mengikuti
sifat-sifat Germanium dan Silikon
Resistivitas Bahan Semikonduktor
Struktur Kristal
Ketidakmurnian
1. Semikonduktor jenis-n
• Mengandung arsenic dan
antimony
• Memiliki kelebihan elektron
pada atomnya (bermuatan
negatif)
• Resistivitas lebih rendah
Ketidakmurnian
1. Semikonduktor jenis-p
• Mengandung aluminium,
gallium atau indium
• Memiliki kekurangan
elektron pada atomnya
(bermuatan positif)
• Resistivitas lebih rendah
Sambungan p-n
Aliran arus sambungan p-n
Kurva arus dan tegangan
sambungan p-n
Ilmu Bahan
Ujian Tengah Semester
Ujian Tengah Semester
1. Jelaskan proses pengolahan bijih besi !
2. Jelaskan 2 (dua) contoh paduan logam !
3. Jelaskan teknik dan produk peningkatan mutu bahan
organik dalam hal :
a. kekuatan fisik / struktur bahan
b. ketahanan terhadap perubahan cuaca
4. Jelaskan perbedaan antara polimer termoset dan
termoplastik !
5. Jelaskan proses molekuler pada sambungan p-n
untuk kondisi :
a. forward bias
b. reverse bias
(UTS tanggal 18 April 2013) dihadiri : 13 peserta
Ilmu Bahan
Bahan Isolator
Isolator Padat
a.Bahan Isolator
Bahan-bahan yang biasa digunakan dalam
pembuatan isolator :
1. poliester
2. resin
3. porselen
4. mika
Bahan Isolator
1. Poliester
• dibentuk
dari
poliester
poliglass
yang
diperkuat
dengan fiberglass
• tidak mudah pecah
• mempunyai karakteristik listrik
dan mekanik yang tinggi
• dapat
digunakan
pada
temperatur ruang yang tinggi
dan
didekat
bahan-bahan
korosif
Bahan Isolator
2. Resin
• dibentuk dari polimeric epoxyresin
atau cycloalphatic resin dapat juga
diperkuat dengan fiber glass atau
fiber carbon
• Mempunyai ketahanan mekanik dan
ketahanan terhadap bahan kimia yang
baik
• Harga relatif lebih murah
Bahan Isolator
3. Porselin (keramik)
• Porselin terbuat dari tanah liat cina
(China Clay) yang terdapat di alam
dalam bentuk aluminium silikat
yang dicampur dengan kaolin
fealspar dan Quarts (kwarsa).
• Kemudian campuran ini dipanaskan
dalam tungku yang suhunya dapat
diatur, dibakar sampai keras, halus
mengkilat dan bebas dari lubanglubang.
Bahan Isolator
3. Porselin (keramik)
• Untuk pembuatan isolator porselin
diperlukan suhu berkisar antara
1300oC–1500oC dalam waktu 20–70
jam.
Bahan Isolator
4. Mika
• dibentuk
dari
bahan-bahan
mineral yang tahan terhadap
panas
• mempunyai karakteristik listrik
maju dan mundur yang aman
• dapat
beroperasi
hingga
temperatur
350oC
sampai
dengan 400oC
Gambar. Batu mika
Isolator Padat
b.Jenis Isolator
Isolator
untuk
saluran
transmisi
diklasifikasikan menurut penggunaan dan
konstruksinya menjadi :
1. Isolator gantung (suspension)
2. Isolator pasak (pin)
3. Isolator batang panjang (long-rod)
4. Isolator pos-saluran (line post)
Jenis Isolator
1. Isolator gantung (suspension)
Gandengan isolator gantung pada umumnya dipakai pada
saluran transmisi tegangan tinggi. Ada dua jenis isolator
gantung, yaitu jenis clevis dan jenis ball-and-socket.
.
Jenis Isolator
1. Isolator
.
gantung (suspension)
Jenis Isolator
2. Isolator
pasak (pin)
Isolator pasak adalah isolator
yang memiliki pasak baja yang
disekrup pada bagian bawahnya.
Digunakan
untuk
keperluan
sendiri-sendiri, karena kekuatan
mekanisnya rendah sehingga
tidak dibuat dalam ukuran-ukuran
yang besar.
.
Jenis Isolator
3. Isolator batang panjang
(long-rod)
Isolator batang panjang mempunyai sedikit
bagian logam sehingga tidak mudah menjadi
rusak. Bentuk rusuknya yang sederhana
menyebabkan isolator batang panjang mudah
tercuci oleh hujan, sehingga tepat untuk
penggunaan pada tempat-tempat yang
banyak dikotori oleh garam atau debu.
.
Jenis Isolator
4. Isolator pos saluran
Isolator pos saluran terbuat dari porselin
dengan pasak baja yang dipasang pada
bagian bawah isolator. Isolator jenis ini
terletak pada bagian ujung saluran.
.
Karakteristik Listrik Isolator
Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi :
1. Tegangan lompatan api frekuensi rendah
kering
2. Tegangan lompatan api frekuensi rendah
basah
3. Tegangan lompatan api impuls
Karakteristik Listrik Isolator
1. Tegangan lompatan api frek. rendah kering
Tegangan lompatan api (flashover voltage)
frekuensi rendah kering adalah tegangan
lompatan api yang terjadi bila tegangan
diterapkan diantara kedua elektroda isolator
yang bersih dan kering permukaannya.
Tegangan ini adalah nilai dasar dari
karakteristik sebuah isolator.
Karakteristik Listrik Isolator
2.Tegangan lompatan api frek. rendah basah
Tegangan lompatan api frekuensi rendah
basah adalah tegangan lompatan api yang
terjadi bila tegangan diterapkan diantara
kedua elektroda isolator yang basah karena
hujan atau dibasahi untuk menirukan keadaan
hujan
Karakteristik Listrik Isolator
3. Tegangan lompatan api impuls
Tegangan lompatan api impuls adalah
tegangan lompatan api yang terjadi bila
tegangan impuls dengan gelombang standar
diterapkan. Karakteristik impuls terbagi atas
polaritas positif dan negatif.
Karakteristik Listrik Isolator
Tabel. Karakteristik Listrik Isolator Gantung 250 mm
.
Jumlah piringan
2
3
4
5
6
…
25
teg. lompatan api
frek. rendah (kV)
kering
basah
155
215
270
325
380
…
1280
90
130
170
215
255
…
950
teg. lompatan api
impuls (kV)
positif
negatif
255
355
440
525
610
…
2145
255
345
415
495
585
…
2210
Perlengkapan Isolator
Yang termasuk dalam kategori perlengkapan
isolator adalah pasangan-pasangan logam
dan perlengkapan-perlengkapan lainnya
untuk menghubungkan penghantar, isolator
dan tiang transmisi.
Perlengkapan Isolator
1. Pasangan isolator
Pasangan isolator terbuat dari besi atau baja
tempa yang ukurannya disesuaikan dengan
tegangan, jenis dan ukuran penghantar, kekuatan
mekanis serta konstruksi penopangnya. Dengan
demikian dikenal baut-U, klevis (clevis), link, mata
(eye), ball and socket, dsb yang mudah dihubunghubungkan atau dipertukarkan
Perlengkapan Isolator
1. Pasangan isolator
Perlengkapan Isolator
2.Tanduk Api
Untuk mencegah lompatan api (flashover) pada
gandengan isolator dipasang tanduk-tanduk api
(arcing horns). Tanduk api dipasang pada ujung
kawat dan ujung tanah dari isolator, serta dibentuk
sedemikian rupa sehingga busur api tidak akan
mengenai isolator disaat lompatan api terjadi.
Perlengkapan Isolator
2.Tanduk Api
Perlengkapan Isolator
3. Jepitan
Untuk penghantar dipakai pengapit gantungan
(suspension clamps) dan pengapit tarikan (tension
clamps). Sedang untuk kawat tanah dipakai
pengapit sederhana. Pengapit-pengapit dipilih
dengan memperhatikan macam dan ukuran kawat,
kuat tarik maksimum serta dibentuk sedemikian
rupa sehingga tidak menimbulkan kerusakan dan
kelelahan karena getaran (vibration) dan sudut
andongan kawat
Perlengkapan Isolator
3. Jepitan
Perlengkapan Isolator
3. Jepitan
Perlengkapan Isolator
Perlengkapan Isolator
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Tugas
Carilah gambar(foto) peralatan / aksesoris
lain pada saluran transmisi udara (selain
bahan penghantar dan isolator), kemudian :
a. Sebutkan nama alat tersebut
b. Jelaskan fungsinya
Ilmu Bahan Listrik
Bahan Magnet
Sejarah Magnet
Kata “magnet” berasal dari bahasa
yunani magnitis lithos yang berarti
batu magnesia.
Magnesia adalah nama sebuah
wilayah di Yunani pada masa lalu
yang kini bernama Manisa (sekarang
berada di wilayah Turki) di mana
terkandung
batu
magnet
yang
ditemukan sejak zaman dulu di
wilayah tersebut.
Sejarah Magnet
• 1600 : Dr. William Gilbert menerbitkan eksperimen awal
yang sistematis tentang magnetisme dengan judul "De
Magnete".
• 1819 : Oerstead menemukan hubungan antara magnet
and listrik dari percobaan sebuah kawat yang dialiri
arus akan membelokkan jarum kompas
• 1825 : Sturgeon menemukan elektromagnet.
• 1880 : Warburg menemukan siklus histeresis besi.
• 1895 : Curie mengeluarkan Hukum Curie tentang
temperatur kerja magnet.
• 1905 : Langevin mengemukakan teori diamagnetisme
and paramagnetisme.
• 1906 : Weiss mengemukakan teori ferromagnet.
• 1920an : Fisika magnet berkembang sampai pada
putaran elektron (electron spin) yang mengawali
mekanika quantum
Medan Magnet
Gerak mengorbit dan
gerak spin elektron
dalam
atom
menimbulkan
medan
magnet.
Kombinasi
kedua
medan magnet bisa
saling menguatkan atau
saling melemahkan dan
menghasilkan medan
magnet atom
Klasifikasi Bahan Magnet
1. Diamagnetik
2. Paramagnetik
3. Ferromagnetik
4. Antiferromagnetik
Klasifikasi Bahan Magnet
1. Diamagnetik
• Atom – atom bahan diamagnetik tidak
memiliki momen maget
• nilai suseptibilitasnya kecil dan negatif
• contoh : Au dan Cu
Klasifikasi Bahan Magnet
2. Paramagnetik
• Atom – atom bahan paramagnetik
memiliki momen maget yang acak
• nilai suseptibilitasnya kecil dan positif
• contoh : Sn dan Pt
Klasifikasi Bahan Magnet
3. Ferromagnetik
• Atom – atom bahan ferromagnetik
memiliki momen maget yang seragam
dan searah
• nilai suseptibilitasnya besar dan positif
• contoh : Fe
Klasifikasi Bahan Magnet
4. Antiferromagnetik
• Atom – atom bahan antiferromagnetik
memiliki momen maget yang seragam
tetapi arahnya saling berlawanan
(saling meniadakan)
• nilai suseptibilitasnya kecil dan positif
• contoh : Cr
Kurva Momen Magnet
Kurva momen magnet adalah kurva
yang dibentuk oleh besaran medan
magnet dan momen magnet.
Perilaku bahan magnet tertentu dapat
dijelaskan melalui bentuk kurva
momen magnetnya.
Kurva Momen Magnet
1. Diamagnetik
Kurva Momen Magnet
2. Paramagnetik
Kurva Momen Magnet
3. Ferromagnetik
Kurva Momen Magnet
4. Antiferromagnetik
Klasifikasi Bahan Magnet
Contoh Bahan Magnet(1)
• Lodestone:
Adalah magnet permanen pertama yang ditemukan,
mengandung oksida alami Fe3O4.Medan magnet yang
dihasilkannya rendah tetapi ketahanan terhadap
demagnetisasi cukup tinggi.
• Magnet Baja Carbon:
Ditemukan sejak abad ke-18. Baja ini dicampur dengan
tungsten dan atau chromium. Memiliki saturasi magnet
yang tinggi, jauh diatas Lodestone, namun harus dibuat
dalam bentuk batangan untuk menghindari
demagnetisasi
• Magnet Alnico(alloy yang dibentuk dari Al, Ni dan Co)
Ditemukan pada tahun 1930an, alnico adalah magnet
permanen modern yang pertama. Dengan temperatur
Curie yang tinggi (~850°C), magnet ini masih digunakan
secara luas sampai saat ini
Contoh Bahan Magnet(2)
• Magnet Cobalt Platinum :
Ditemukan tahun 1950an. Sifat-sifatnya diatas Alnico
dan tahan korosi sehingga banyak digunakan untuk
keperluan medis. Namun harganya mahal.
• Magnet Ferit Keras : (BaFe12O19 atau SrFe12O19)
Banyak digunakan untuk keperluan komersil. Produksi
energinya rendah. Mudah didapatkan sehingga
harganya murah dan dapat digunakan untuk bentukbentuk magnet yang kompleks.
• Samarium Cobalt:
Alloy kombinasi antara cobalt, besi dan sedikit bahan
lain, kebanyakan memiliki sifat magnet yang kuat,
namun harganya cukup mahal. Magnet ini memiliki
kestabilan temperatur yang baik sehingga biasa
digunakan pada peralatan bersuhu tinggi.
Media Rekam Magnet
• Pita Magnetis
• Piringan Magnetis (hard disk)
Bahan Media Rekam Magnetis
Bahan
Polarisasi
Ukuran
Bentuk
saturasi
partikel
partikel
(mT)
(mm)
Fe2O3
440
0.5x0.1
jarum
CrO2
600
0.4x0.05
jarum
Fe
2100
0.15x0.05
jarum
Proses Pembuatan Pita
Magnetis
Konstruksi Hard Disk
Menulis dan Membaca Data
Kuis
Pelajari : bahan magnet
Minggu depan kuis…
Ilmu Bahan
Superkonduktor
Superkonduktor
Konsep superkonduktor :
Suatu bahan yang dapat mengalirkan arus
listrik tanpa tahanan listrik sedikitpun.
Apakah ini mungkin didapatkan ?
Superkonduktor
• Suatu bahan yang terdiri dari campuran
unsur-unsur
tertentu
yang
dapat
mengalirkan arus listrik tanpa tahanan pada
suhu yang sangat rendah.
• Arus yang mengalir pada rangkaian
tertutup dari bahan superkonduktor akan
terus mengalir selamanya
• Superkonduktivitas ini disebut juga sebagai
“fenomena quantum makroskopis”
Superkonduktivitas
Suatu fenomena yang terjadi pada suatu
bahan jika berada pada suhu yang sangat
rendah
(mencapai
temperatur
kritis
superkonduktor) akan menunjukkan ciri-ciri :
• resistansi menjadi nol
• bersifat menolak medan magnet
(Efek Meissner)
Superkonduktivitas dapat terjadi pada :
•
•
•
•
Aluminium
Berbagai campuran logam (alloy)
Bahan semikonduktor
Bahan isolator (keramik)
Superkonduktivitas tidak terdapat pada:
• Emas
• Perak
• Bahan ferromagnetik
Sejarah Superkonduktor
• 1911. Heike Kamerlingh mendinginkan air
raksa (mercury) dalam helium cair pada
suhu 4oK (-269oC) dan mendapati
resistansinya nol
• 1933. Walter Meissner menemukan jika
benda didinginkan pada suhu yang sangat
rendah maka benda tersebut akan memiliki
medan magnet sendiri yang menolak
magnet lain bila didekatkan. Hal ini disebut
juga sebagai efek meissner.
Sejarah Superkonduktor
• 1941. Ditemukan niobium-nitride yang
menjadi superkonduktor pada suhu 16oK
• 1980. Ditemukan bahan superkonduktor
dengan bahan dasar karbon (bahan
organik)
• 1986. Ditemukan bahan superkonduktor
dengan bahan dasar keramik (bahan
isolator)
Sejarah Superkonduktor
• 1993. Ditemukan paduan raksa, thalium,
barium, kalsium, tembaga dan oksigen
yang menjadi superkonduktor pada suhu
138oK (suhu tertinggi)
Temperatur Kritis (Tc)
Ketika temperatur bahan diturunkan dari
temperatur ruang normal sampai pada
batas temperatur tertentu bahan ini akan
memiliki sifat superkonduktor
Temperatur bahan pada saat terjadinya
perubahan sifat bahan ini dinamakan
sebagai temperatur kritis (Tc)
Temperatur Kritis (Tc)
• Merkuri Padat (4,2oK)
• Magnesium diborida MgB2 (39oK)
• Cuprate
Efek Meissner
Ketika
suatu
bahan
diturunkan
temperaturnyal sampai pada temperatur
kritis superkonduktornya maka bahan
tersebut akan memiliki sifat magnet yang
baru :
1. Bahan bukan magnet menjadi magnet
2. Dapat mengikat/mengunci fluks magnet
lain
(Efek ini disebut sebagai efek Meissner)
Kelas Bahan Superkonduktor
• Kelas I, (Low Temperature
Superconductor) adalah bahan yang harus
berada pada suhu yang sangat rendah
• Kelas II (High Temperature
Superconductor) adalah bahan yang dapat
berada pada suhu diatas bahan kelas I
Superkonduktor Kelas I
Superkonduktor Kelas II
Tl2Ba2Ca2Cu3O10
127-128 K
(Tl1.6Hg0.4)Ba2Ca2Cu3O10+
126 K
TlBa2Ca2Cu3O9+
123 K
(TlSn)Ba4TmCaCu4Ox
~121 K
(Tl0.5Pb0.5)Sr2Ca2Cu3O9
118-120 K
Tl2Ba2CaCu2O6
118 K
TlBa2Ca3Cu4O11
112 K
TlBa2CaCu2O7+
103 K
Tl2Ba2CuO6
95 K
TlSnBa4Y2Cu4Ox
86 K
Penggunaan Superkonduktor
Apa saja yang dapat dilakukan dengan
bahan ini (superkonduktor)?
Penggunaan Superkonduktor
1.Kendaraan Magnetik
Kendaraan ini dibuat mengambang
dengan magnet superkonduktor yang kuat
Penggunaan Superkonduktor
2.Magnetic Resonance Imaging(MRI)
Pancaran medan magnet superkonduktor
ditembakkan pada tubuh, lalu pantulannya
ditangkap sehingga menjadi gambar MRI
Penggunaan Superkonduktor
3.Generator Superkonduktor
Generator
dengan
kawat
superkonduktor
mempunyai efisiensi diatas 99% dan ukurannya
jauh lebih kecil daripada generator konvensional
Penggunaan Superkonduktor
4.Saluran transmisi daya listrik
Saluran transmisi daya listrik superkonduktor akan
mampu menyalurkan daya listrik lebih banyak dan
jarak yang lebih jauh daripada penghantar biasa.
Ilmu Bahan
Serat Optik
Serat Optik
• Serat Optik (Optic Fiber): suatu bahan
yang transparan dan dapat menyalurkan
cahaya.
• Optika Serat (Fiber Optics) : suatu cabang
ilmu yang membahas tentang penggunaan
serat optik sebagai alat komunikasi.
Awal Serat Optik
• 1870, John Tyndall mendemostrasikan
konsep serat optik untuk pertama kalinya.
Sistem Komunikasi Serat Optik
Indeks Refraktif
Indeks Refraktif
Kecepatan cahaya di ruang hampa
Kecepatan Cahaya pada Bahan =
indeks refraktif
Hukum Snell
n1sinØ1= n2sinØ2
Sudut Kritis
Sudut kritis adalah sudut cahaya masuk
yang memungkinkan untuk transmisi
cahaya melalui serat optik.
Jika pantulan sinar
membentuk sudut 90o
maka:
n1sinØ1= n2sin90o
Ø1=sin-1(n2/n1)
Ø1=sudut kritis
Spektrum Frekuensi
Panjang gelombang
cahaya
untuk
komunikasi
serat
optik adalah panjang
gelombang cahaya
tampak dan infra
merah
Konstruksi serat optik
(a) Tanpa lapisan pelindung
(b) Dengan lapisan pelindung
Manfaat lapisan pelindung pada bahan
serat optik:
1. Menjaga kestabilan permukaan serat
optik sehingga indeks refraktifnya tetap
2. Mencegah
hal-hal
yang
dapat
mengubah bahkan merusak permukaan
serat sehingga menghasilkan rugi-rugi
cahaya yang bocor keluar.
Pola transmisi cahaya
(a)Skew
cahaya memantul didalam serat tanpa
melewati pusat serat
Pola transmisi cahaya
(b)Meridion
cahaya memantul di dalam serat dan
memotong pusat serat.
Pola transmisi cahaya
(c) Axial
cahaya menembus serat pada pusatnya.
Bahan serat optik
Bahan pembentuk serat optik adalah gelas
silika yang dicampur dengan bahan lain
untuk menambah indeks refraktifnya.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Pertama. Suatu tabung silika di
panaskan
sampai
suhu
1500oC,
kemudian campuran oksigen dan gas
gas logam halida dialirkan kedalam
tabung tersebut. Tabung terus diputar
sampai terbentuk lapisan gelas akibat
reaksi dengan gas yang dimasukkan.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Pertama.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Kedua. Kemudian temperatur dinaikkan
sampai 1800oC sehingga tabung
menjadi silinder padat yang disebut
preform. Preform ini berdiameter 25mm
dan panjang satu meter. Preform ini
akan menjadi serat optik sepanjang
25km.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Kedua.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Ketiga. Preform dari tahap kedua
digantung
dan
dinaikkan
lagi
temperaturnya
sampai
2100oC.
Kemudian preform ditarik sehingga
menjadi lebih panjang dan diameternya
lebih kecil sampai pada ukuran yang
diinginkan. Setelah dingin, serat optik
telah jadi dan siap digulung.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Ketiga.
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
1. Loose Type (tipe longgar)
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
2. Tight Type (tipe padat)
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
2. Tight Type (tipe padat)
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
3. Kabel tahan air
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
4. Kabel bawah tanah
Keuntungan Serat Optik
1. Aman terhadap gangguan interferensi
gelombang elektromagnetik seperti
disekitar mesin listrik atau sambaran
petir.
2. Aman terhadap tegangan tinggi, karena
serat optik merupakan bahan isolator.
3. Lebar pita yang lebih lebar daripada
kabel listrik.
Keuntungan Serat Optik
4. Keamanan informasi, karena tidak dapat
disadap melainkan dengan memutus
kabel.
5. Ukuran yang lebih kecil dan lebih ringan
6. Hanya menggunakan satu serat (bila
dibandingkan dengan kabel listrik harus
menggunakan minimal dua kabel)
Ilmu Bahan
Evaluasi Perkuliahan dan
Persiapan UAS
Evaluasi Perkuliahan 30 Mei 2013
Siapkan kertas kosong lalu tuliskan kritik dan
saran selama satu semester mengenai
a. Materi kuliah
b. Proses perkuliahan
catatan.
jangan mencantumkan nama/identitas
Persiapan UAS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Materi ujian : setelah uts - akhir
Waktu ujian 60 menit
Ujian tutup buku
Soal 5 soal essay
Tidak boleh pakai hp
Tidak boleh pakai tip ex, kalau ada kesalahan
coret dengan satu garis saja
7. Tidak boleh pinjam meminjam selama ujian