[ABSTRAK
Multiferroic Material is a class of materials with coupled electric, magnetic and structural orderparameters that yield simultaneous effects of ferroelectric, ferromagnetism and ferroelasticity inthe same material. This research was focused at synthesis of nanocomposite material based onferromagnetic material (barium hexaferrite/BaFe12O19/BHF) and ferroelectric material (bariumtitanate/BaTiO3/BTO) for multiferroic material application. The method was sol-gel that is asimple method which could produce single phase, nanoparticle and nanocrystalline powder. Forcharacterization it was used X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscope(TEM), Particle Size Analyzer,permagraph and electric hysteresis loop instruments. Theoptimum of process conditions for producing BHF nanoparticle powder are sinter temperature850oC for 10 hours, mole ratio of Ba2+:Fe3+ = 1:11,5 and for producing BTO are sintertemperature 700oC for 2 hours and weight fraction of citric acid/BTO = 2:1. Nanocompositesystems for all weight fraction of BTO:BHF = 1:1, 1:2 and 1:3 at 5, 10 and 15 hours sintering(925oC) show multiferroic properties due to showing electric voltage effects andMagnetoElectric (ME) output when systems are applied magnetic field. Generally strongmultiferroic properties are belonged to nanocomposite with weight fraction BTO:BHF = 1:1 forall sinter time. The best nanocomposite system which could be as a multiferroic materialapplication is system with weight fraction BTO:BHF = 1:1 at sinter temperature 925oC for 5hours (S115) due to having nanoparticle, no residual phase, little micro strain, good magnetic,good electric properties and maximum electric voltage and ME output.
ABSTRAK
Salah satu material multi fungsi adalah material multiferroic yang memiliki 2 atau lebih sifatseperti ferromagnetism, ferroelectric, ferroelasticity,ferrotoroidicity yang muncul secarasimultan di dalam sebuah material. Penelitian Disertasi Doktor ini difokuskan pada sintesamaterial nanokomposit melalui penggabungan material feromagnetik barium hexaferrite (BHF)dengan material feroelektrik barium titanate (BTO) untuk diaplikasikan sebagai materialmultiferroic.Sintesa masing-masing material dasar penyusun material nanokompositmenggunakan metode sol-gel yang merupakan metode yang sederhana, murah, serta mampumelahirkan sistem fasa tunggal, nanopartikel dan nanokristalin. Penerapan metode sol-gel padasintesa material nanokomposit sistem bulk merupakan kebaharuan dari penelitian ini dan sangatstrategis untuk diterapkan di industri.Tingkat keberhasilan sintesa material diukur denganbeberapa pengujian seperti X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscope(TEM), sifat elektrik, sifat magnetik, pengukuran besar partikel (particle size) dan penentuanmagnetoelektrik (ME) output. Alat ukur loop histeresis elektrik dan ME output didisain dandirakit sendiri oleh Tim Multiferroic Laboratory. Kondisi proses yang paling optimum untukmenghasilkan material nanopartikel barium hexaferrite adalah temperatur sinter 850oC 10 jam,rasio mol Ba2+:Fe3+ = 1:11,5, sedangkan untuk menghasilkan material nanopartikel bariumtitanate adalah temperatur sinter 700oC 2 jam dan rasio berat citric acid/barium titanate = 2:1.Kondisi-kondisi proses tersebut menghasilkan material dasar BHF dan BTO dalam ukuranpartikel dan kristalit nano. Sistem nanokomposit untuk semua fraksi berat BTO:BHF = 1:1, 1:2dan 1:3 pada semua waktu sinter 5, 10 dan 15 jam dengan temperatur 925oC menunjukkan sifatmultiferroic karena memunculkan efek tegangan listrik dan ME output ketika sampel dikenakanmedan magnet luar. Umumnya sifat multiferroic yang kuat timbul pada fraksi berat BTO:BHF=1:1 untuk semua waktu sinter. Komposit yang paling baik diaplikasikan sebagai materialmultiferroic adalah komposit dengan kondisi proses temperatur sinter 925oC selama 5 jam danfraksi berat BTO:BHF = 1:1 (sampel S115). Hal ini disebabkan karena kondisi proses tersebutmenghasilkan material komposit dalam ukuran partikel nano, tidak mengandung residual phase,micro strain yang sangat kecil, sifat magnetik dan partikel yang umumnya baik sertamenghasilkan nilai tegangan listrik dan ME output yang paling besar., Salah satu material multi fungsi adalah material multiferroic yang memiliki 2 atau lebih sifatseperti ferromagnetism, ferroelectric, ferroelasticity,ferrotoroidicity yang muncul secarasimultan di dalam sebuah material. Penelitian Disertasi Doktor ini difokuskan pada sintesamaterial nanokomposit melalui penggabungan material feromagnetik barium hexaferrite (BHF)dengan material feroelektrik barium titanate (BTO) untuk diaplikasikan sebagai materialmultiferroic.Sintesa masing-masing material dasar penyusun material nanokompositmenggunakan metode sol-gel yang merupakan metode yang sederhana, murah, serta mampumelahirkan sistem fasa tunggal, nanopartikel dan nanokristalin. Penerapan metode sol-gel padasintesa material nanokomposit sistem bulk merupakan kebaharuan dari penelitian ini dan sangatstrategis untuk diterapkan di industri.Tingkat keberhasilan sintesa material diukur denganbeberapa pengujian seperti X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscope(TEM), sifat elektrik, sifat magnetik, pengukuran besar partikel (particle size) dan penentuanmagnetoelektrik (ME) output. Alat ukur loop histeresis elektrik dan ME output didisain dandirakit sendiri oleh Tim Multiferroic Laboratory. Kondisi proses yang paling optimum untukmenghasilkan material nanopartikel barium hexaferrite adalah temperatur sinter 850oC 10 jam,rasio mol Ba2+:Fe3+ = 1:11,5, sedangkan untuk menghasilkan material nanopartikel bariumtitanate adalah temperatur sinter 700oC 2 jam dan rasio berat citric acid/barium titanate = 2:1.Kondisi-kondisi proses tersebut menghasilkan material dasar BHF dan BTO dalam ukuranpartikel dan kristalit nano. Sistem nanokomposit untuk semua fraksi berat BTO:BHF = 1:1, 1:2dan 1:3 pada semua waktu sinter 5, 10 dan 15 jam dengan temperatur 925oC menunjukkan sifatmultiferroic karena memunculkan efek tegangan listrik dan ME output ketika sampel dikenakanmedan magnet luar. Umumnya sifat multiferroic yang kuat timbul pada fraksi berat BTO:BHF=1:1 untuk semua waktu sinter. Komposit yang paling baik diaplikasikan sebagai materialmultiferroic adalah komposit dengan kondisi proses temperatur sinter 925oC selama 5 jam danfraksi berat BTO:BHF = 1:1 (sampel S115). Hal ini disebabkan karena kondisi proses tersebutmenghasilkan material komposit dalam ukuran partikel nano, tidak mengandung residual phase,micro strain yang sangat kecil, sifat magnetik dan partikel yang umumnya baik sertamenghasilkan nilai tegangan listrik dan ME output yang paling besar.] |
D1505-Dwita Suastiyanti.pdf :: Unduh