Home » » sejarah dan definisi material silicon carbide.

sejarah dan definisi material silicon carbide.

sejarah dan definisi material silicon carbide.
http://letsbegins.blogspot.com/
Carbide Endmill

Silicon carbide (SiC) itu… yang pasti bukan jenis makanan, apalagi pakaian yang lagi ngetrend di korea. Bukan juga nama artis korea yang disebut Oppa… oppa, bukan juga judul drama percintaan korea yang terbaru… hehehe. Jadi apakah itu? mari kita tanya Galileo Galilei… lho…

SiC itu masuk ke dalam keluarga keramik buatan yang pertama kali ditemukan oleh Edward Goodrich Acheson pada tahun 1890 secara tidak sengaja. Struktur atomnya mempunyai ikatan kovalen dengan sedikit ionik menjadikan SiC ini sangat keras. Awal pertama kali ditemukan, penggunaan SiC terbatas hanya untuk material abrasive (buat ngamplas), sekarang penggunaan SiC luas sekali. Secara umum bisa dibagi menjadi dua, SiC sebagai keramik fungsional dan SiC sebagai keramik struktural. Dengan tidak mengurangi rasa hormat, saya hanya akan bercerita tentang SiC sebagai struktural material :D .

Konsekuensi dari ikatan kovalen yang dipunyai SiC, material ini begitu keras, menjadi material terkeras ketiga setelah Diamond dan cubic BN. Sayangnya, ikatan kovalen juga menjadi kelemahan SiC dimana sulit sekali mendapatkan SiC dengan densitas yang tinggi tanpa bantuan aditif. Sebagai contoh, untuk mendapatkan SiC murni dengan densitas tinggi setidaknya dibutuhkan suhu sintering minimal 2500 C dengan tekanan 50 MPa [1]. Tentu temperatur setinggi itu sangat tidak ekonomis untuk pengembangan di industri. Akhirnya, para peneliti pun berlomba-lomba untuk membuat SiC pada suhu yang relatif rendah dan berhasil saudara-saudara. Xie Mao-Lin et. al. [2] berhasil mensintesa SiC murni pada temperatur 1300 C dengan tekanan 4.5 GPa. Well, one problem is solved but the other problem appears. Tekanan yang sangat tinggi tersebut 11-12 dengan temperatur tinggi dalam aplikasi di industri, sangat tidak ekonomis. Jadi diperlukan cara lain supaya SiC bisa dibuat pada temperatur yang moderate dengan tekanan yang kecil.


Pada pertengahan tahun 70an, Prochazka [3] berhasil mensintesa pressureless SiC pada temperatur 2100 C dengan sedikit penambahan Boron dan Carbon (lebih dikenal dengan istilah solid state sintering). Mekanismenya adalah dengan penambahan B dan C akan mengurangi energi pada batas butir sehingga terjadinya difusi batas butir sebagai salah satu mekanisme sintering untuk densifikasi SiC. Omori dan Takei [4] pada awal tahun 1980 berhasil mensintesa SiC dengan penambahan Al2O3 dan Y2O3 (liquid phase sintering). Dari namanya yang liquid phase sintering cukup jelas, dimana adanya fasa liquid yang terlibat dalam sintering ini. Al2O3 dan Y2O3 menjadi fasa liquid dan bertindak sebagai materials transport yang memungkinkan terjadinya densifikasi. Setelah itu penelitian tentang aditif menjadi begitu wah, dimulai dari mekanisme dan juga kriteria aditif yang cocok untuk SiC. Negita [5] membuktikan ada hubungannya antara reaktivitas antara SiC dengan aditif dimana aditif yang bereaksi tidak akan membantu densifikasi SiC. Tapi Negita hanya mempertimbangkan reaksi pembentukan karbida (carbide), padahal reaksi antara SiC dengan aditif tidak hanya membentuk karbida tetapi ada kemungkinan membentuk silisida (silicide). Tanpa mempertimbangkan silisida, elemen seperti Fe merupakan kandidat yang sangat baik sebagai aditif untuk SiC tetapi pada kenyataannya secara eksperimen tidak demikian. Hal ini lah yang dibahas oleh A. Noviyanto [6] baru-baru ini…. (numpang narsis sedikit… hehehe). Reaktivitas hanyalah salah satu faktor yang menentukan dalam pemilihan aditif untuk SiC terutama liquid phase sintering. Faktor lainnya silahkan dicari sendiri… hehehe.

Aplikasi SiC sekarang ini lebih kepada aplikasi suhu tinggi, seperti heat exchanger, turbine, shuttle space. Bahkan baru-baru ini, SiC merupakan salah satu kandidat untuk material struktural di reaktor fisi dan fusi nuklir karena sifatnya radioaktivitasnya yang rendah juga ketahanannya dalam radiasi neutron. Inilah pengembangan SiC sekarang-sekarang ini, dimana semua peneliti berlomba-lomba membuat dan mewujudkannya. Untuk aplikasi tersebut, dibutuhkan material dengan ketangguhan yang baik. Hal ini merupakan salah satu kelemahan dari monolithic SiC yang bersifat getas (brittle) sehingga dikembangkan SiCf/SiC komposit. Fungsi SiC fiber di dalam komposite tersebut adalah sebagai toughing mechanism jadinya SiC tidak akan langsung patah seperti umumnya keramik tetapi ada akan berlaku layaknya material logam.  Sebagai tambahan informasi, ternyata aditif seperti Al2O3 dan Y2O3 yang jadi fasa liquid akan melunak pada saat pengaplikasian ditemperatur tinggi. Walhasil tentu sifat-sifat mekanik dari SiC tersebut juga akan menurun. Pengembangan SiC tanpa aditif dan temperatur moderate juga tekanan yang rendah cukup menarik juga sampai sekarang dan belum ada yang berhasil. Mari berlomba-lomba dengan saya… hehehe.


Referensi
[1] J. S. Nadeau. Am. Ceram. Soc. Bull., 1973, 52, 170–174.
[2] Xie Mao-lin, Luo De-li, Xian Xiao-bin, Leng Bang-yi, Chen Chang’an, Lu Wei-yuan. Fusion Eng. Des. 85 (2010) 964-968
[3] S. Prochazka and R. M. Scanlan, J. Am. Ceram. Soc., 1975, 58, 72.
[4] M. Omori and H. Take, J. Am. Ceram. Soc., 1982, 65, C92-C96.
[5] K. Negita, J. Am. Ceram. Soc., 1986, 69, C308-C310.
[6] A. Noviyanto, D.H. Yoon, Mater. Res. Bull. 46 (2011) 1186-1191

Sumber : Alfian Journey
Muhtar Arifin AutoCAD Tangerang Updated at : 9:36 PM

0 comments:

Post a Comment

RECENT POST