BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
BAB 1
PENDAHULUAN
Perkembangan alat komunikasi yang pesat menuntut manusia untuk
mengembangkan peralatan microwave dielektrik yang bisa digunakan untuk
resonator, filter, osilator, antena komunikasi dan radar pada Global Positioning
System (GPS). Material yang digunakan untuk miniaturisasi sirkuit microwave
harus mempunyai tiga kategori, yaitu memiliki konstanta dielektrik (εr) yang
tinggi, nilai Qf yang tinggi dan nilai τf yang rendah (Huang, 2001). Salah satu
material yang memenuhi kategori tersebut adalah MgTiO3. MgTiO3 dilaporkan
memilik sifat dielektrik yang baik yaitu nilai εr ~17, nilai Q×f~160,000 pada 7
GHz dan nilai τf ~50 ppm/◦C (Liou, 2007).
Pemanfaatan MgTiO3 dalam berbagai bidang mendorong beberapa
peneliti melakukan sintesis MgTiO3 dengan berbagai metode, diantaranya dengan
metode kopresipitasi, metode sol-gel (Miao, 2006), metode peroxide route (Ptaff,
1993), metode solid-state reaction (Bernard, 2008) dan dengan metode mechano-
chemical complexation route (Ferreira, and Baptista, 1994). Secara umum, sintesis
MgTiO3 dengan metode sol-gel berlangsung pada temperatur rendah,
menghasilkan kemurnian dan homogenitas yang tinggi pada hasil akhir sintesis.
Namun demikian, sintesis MgTiO3 murni dengan metode ini memiliki hambatan
dengan adanya pembentukan fasa metastabil MgTi2O5 pada hasil akhir keramik
MgTiO3 (Deng, 2007).
Sintesis MgTiO3 dengan metode mechano-chemical complexation routes
masih menunjukkan adanya sejumlah kecil MgTi2O5 pada akhir produk keramik
MgTiO3, sedangkan dengan metode nanocomposite synthesization route, di
peroleh MgTiO3 murni, tetapi dengan temperatur sinter yang tinggi (Liou, 2007).
Dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan di atas, maka diperoleh dua
masalah dalam sintesis MgTiO3 yaitu adanya fasa metastabil MgTi2O5 dan
temperatur sinter yang tinggi.
1

Beberapa metode dapat digunakan untuk mengurangi temperatur sinter
MgTiO3 sekaligus mengurangi kehadiran fasa MgTi2O5 dari hasil produk sintesis
MgTiO3, yaitu penambahan dopan yang memiliki melting point rendah ke
material dasar, proses kimia dan penggunaan material dasar dengan ukuran
partikel lebih kecil (Chen, 2009).
Beberapa penelitian yang telah dilakukan berkaitan dengan penambahan
dopan pada MgTiO3 adalah dengan penambahan CuO, Fe2O3 dan MnO2 dapat
menurunkan suhu sinter MgTiO3 hingga 950 ° C (Hsieh, 2008). Dengan pemberian
dopan calcium pada MgTiO3 diperoleh pengurangan persentase MgTi2O5 pada
temperatur 1300 ° C dan densitas maksimum 3.85 gr/cm 3 pada temperatur sinter
1250 ° C (Liou, 2007). Penelitian yang sama dilakukan oleh Ferreira (1994) dengan
memberi dopan Cr, Fe dan Co pada MgTiO3 yang menghasilkan fasa tunggal
MgTiO3 kecuali untuk pendoping Fe masih muncul fasa metastabil MgTi2O5.
Selain pemberian dopan, penggunaan material dasar dengan ukuran yang
lebih kecil juga akan membantu menurunkan temperatur sinter. Hal ini dapat
dicapai dengan mereaksikan sampel-sampel yang akan digunakan dalam sintesis
pada ball milling. Penelitian lain mengungkapkan bahwa aktivasi mekanik dengan
menggunakan ball mill pada metode solid state reaction efektif menurunkan
temperatur reaksi sehingga diharapkan akan mampu menurunkan temperatur
sinter dan juga mengurangi munculnya fasa MgTi2O5 (Filipofic, 2009).
Pada penelitian ini dilakukan sintesis MgTiO3 dengan metode solid state
reaction yaitu pencampuran serbuk MgO dan TiO2 untuk menghasilkan MgTiO3
dengan melebihkan stoikiomerti MgO yang direaksikann pada planetary ball mill.
Hal ini didasarkan pada penelitian Tang, dkk (2008) yang menyebutkan bahwa
sulit menghasilkan fasa MgTiO3 murni dari kontrol stoikiometri MgO:TiO2=1:1,
karena akan selalu muncul TiO2 pada akhir produk. Pemberian dopan ZnO dan
MnO2 pada MgTiO3 membentuk larutan padat (solid solution) dilakukan dengan
harapan menghindari terbentuknya fasa MgTi2O5. Penambahan ZnO akan
mensubstitusi Mg sehingga terbentuk larutan padat ZnxMg1-xTiO3, sedangkan
pendopingan unsur MnO2 diharapkan mensubstitusi Ti sehingga membentuk
larutan padat MgMnxTi1-xO3 yang nantinya diharapkan dapat memperbaiki sifat
bahan dasarnya serta mengurangi munculnya fasa MgTi2O5 pada hasil akhir
2

produk. Karakteristik struktural terhadap MgTiO3 dan larutan Padat Me-MT yang
dibuat dengan metode pencampuran serbuk dilakukan dengan menggunakan
DTA-TGA (Thermal Gravimetric Analyzer–Differential Thermal Analyzer) untuk
mengetahui dekomposisi dan fasa pembentukan, XRD untuk identifikasi fasa dan
untuk mengetahui distribusi fasa dan mikrostruktur dari serbuk larutan padat Me-
MT (Me = Zn, Mn) digunakan SEM-EDX.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka permasalahan yang akan
dipecahkan dalam penelitian ini adalah:
a. Bagaimana cara yang efektif untuk mensintesis MgTiO3, larutan padat Me-
MgTiO3 (Me= Zn, Mn) dengan metode pencampuran serbuk?
b. Bagaimana pengaruh penambahan ZnO dan MnO2 terhadap struktural
MgTiO3?
c. Bagaimana karakteristik struktur larutan padat Me-MgTiO3 (Me = Zn, Mn)
hasil sintesis dengan metode pencampuran serbuk?
1.3 Tujuan Penelitian
adalah:
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini
a. Mengetahui cara yang efektif untuk mensintesis MgTiO3, larutan padat Me-
MgTiO3 (Me= Zn, Mn) dengan metode pencampuran serbuk dengan metode
pencampuran serbuk.
b. Mengetahui pengaruh penambahan ZnO dan MnO2 terhadap struktur
MgTiO3.
c. Mengetahui karakteristik struktur larutan padat Me-MgTiO3 (Me = Zn, Mn)
hasil sintesis dengan metode pencampuran serbuk
3

1.4 Batasan Masalah
Pada penelitian ini permasalahan dibatasi antara lain :
a. Sintesis MgTiO3 dan larutan padat Me-MgTiO3 (Me = Zn, Mn) dengan
metode pencampuran serbuk
b. Analisis struktural serbuk larutan padat Me-MgTiO3 (Me = Zn, Mn) dengan
menggunakan DTA/TG, XRD, dan SEM-EDX.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan pemahaman tentang proses
sintesis MgTiO3, larutan padat Me-MgTiO3 (Me = Zn, Mn) dengan metode
pencampuran serbuk serta pengaruh penambahan ZnO dan MnO2 terhadap
struktural MgTiO3 sehingga dapat memberikan kontribusi pada perkembangan
ilmu pengetahuan.
4