Bahan Baku Keramik

keramik

Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk :

1. kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
2. Tahan korosi
3. Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor
4. Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik
5. Keras dan kuat, namun rapuh.

Dua jenis ikatan dapat terjadi dalam keramik, yakni ikatan ionik dan kovalen. Sifat keseluruhan material bergantung pada ikatan yang dominan. Klasifikasi

Bahan keramik dapat dibedakan menjadi dua kelas : kristalin dan amorf (non kristalin). Dalam material kristalin terdapat keteraturan jarak dekat maupun jarak jauh, sedang dalam material amorf mungkin keteraturan jarak pendeknya ada, namun pada jarak jauh keteraturannya tidak ada. Beberapa keramik dapat berada dalam kedua bentuk tersebut, misalnya SiO2, (lihat gambar, a struktur yang kristalin, b amorf).

Jenis ikatan yang dominan (ionik atau kovalen) dan struktur internal (kristalin atau amorf) mempengaruhi sifat-sifat bahan keramik. Sifat termal

Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun 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 panas dalam padatan melibatkan transfer energi antar 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 bergerak dalam bahan sampai terhambur baik oleh interaksi fonon-fonon maupun cacat kristal. Keramik amorf yang mengandung banyak cacat kristal 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 paling baik penggunaan keramik untuk insulasi panas adalah pada pesawat ruang angkasa. Hampir semua permukaan pesawat tersebut dibungkus 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 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 transparan, seperti gelas, mentransmisikan cahaya dengan difus, seperti gelas terfrosted, disebut bahan translusen. Batuan yang opaque tidak mentransmisikan cahaya.

Dua mekanisme penting interaksi cahaya dengan partikel dalam padatan adalah polarisasi elektronik dan transisi elektron antar tingkat energi. 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 tingkat tereksitasi. Ketika elektron kembali ke keadaan dasar disertai 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 transparan dan berwarna. Contohnya, gap energi CdS sekitar 2,4 eV 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 ke air akan mengalami pembiasan. Pembelokan cahaya ini adalah 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 bermanfaat untuk jendela, lensa, filter, alat masak, alat lab, dan objek-objek 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 lampu-lampu listrik dan layar-layar tv. Akhirnya serat optik mentransmisikan percakapan telepon dan data komputer yang didasarkan atas refleksi internal total sinyal cahaya.

sifat mekanik

Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik.

Aplikasi struktural keramik maju termasuk komponen untuk mesin mobil dan struktur pesawat. Misalnya, TiC mempunyai kekerasan 4 kali kekerasan baja. Jadi, kawat baja dalam struktur pesawat dapat diganti dengan kawat TiC yang mampu menahan beban yang sama hanya dengan diameter separuhnya dan 31 persen berat. Semen dan tanah liat adalah contoh yang lain, keduanya dapat dibentuk ketika basah namun ketika kering akan menghasilkan objek yang lebih keras dan lebih kuat. Material yang sangat kuat seperti alumina (Al₂O₃) dan silikon karbida (SiC) digunakan sebagai abrasif untuk grinding dan polishing.

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 ikatan dalam strukturnya putus. Hal inilah yang memungkinkan logam terdeformasi di bawah pengaruh tekanan. Tapi, dalam keramik, karena kombinasi ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser. Keramiknya dengan mudah putus bila gaya yang terlalu besar diterapkan.

Faktur rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat. Dalam padatan kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular) dan sepanjang bidang cleavage (keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putus yang dihasilkan mungkin memiliki tekstur yang penuh butiran atau kasar. Material yang amorf tidak memiliki butiran dan bidang kristal yang teratur, sehingga permukaan putus kemungkinan besar mulus penampakannya.

Kekuatan tekan penting untuk keramik yang digunakan untuk struktur seperti bangunan. Kekuatan tekan keramik biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik di-pretekan dalam keadaan tertekan. Sifat Hantaran Listrik.

Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat baik sebagai isolator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3) dapat dipolarisasi dan digunakan sebagai kapasitor.

Keramik lain menghantarkan elektron bila energi ambangnya dicapai, dan oleh karena itu disebut semikonduktor. Tahun 1986, keramik jenis baru, yakni superkonduktor temperatur kritis tinggi ditemukan. Bahan jenis ini di bawah suhu kritisnya memiliki hambatan = 0. Akhirnya, keramik yang disebut sebagai piezoelektrik dapat menghasilkan respons listrik akibat tekanan mekanik atau sebaliknya.

Sering pula digunakan bahan yang disebut dielektrik. Bahan ini adalah isolator yang dapat dipolarisasi pada tingkat molekular. Material semacam ini digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

Kekuatan dielektrik bahan adalah kemampuan bahan tersebut untuk menyimpan elektron pada tegangan tinggi. Bila kapasitor dalam keadaan bermuatan penuh, hampir tidak ada arus yang lewat. Namun dengan 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 menghasilkan kerusakan itu disebut kekuatan dielektrik. Beberapa keramik mempunyai kekuatan dielektrik yang sangat besar.Porselain misalnya sampai 160 kV/cm. Sebagian besar hantaran listrik dalam padatan dilakukan oleh elektron. Di logam, elektron penghantar dihamburkan oleh vibrasi termal meningkat dengan kenaikan suhu, maka hambatan logam meningkat pula dengan kenaikan suhu.

Sebaliknya, elektron valensi dalam keramik tidak berada di pita konduksi, sehingga sebagian besar keramik adalah isolator. Namun, konduktivitas keramik dapat ditingkatkan dengan memberikan ketakmurnian. Energi termal juga 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 polarisasi dan akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut mengubah 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 diubah-ubah dengan merubah komposisi, dan merupakan dasar banyak aplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar. Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar. Kemampuan penghantaran ion didasarkan kemampuan keramik tertentu untuk memungkinkan anion oksigen bergerak, sementara pada waktu yang sama tetap berupa isolator. Zirkonia, ZrO₂, yang distabilkan dengan kalsia (CaO), adalah contoh padatan ionik.

rotary engine

Ada Yang tau rotary engine??

---

Disini gw mau sedikit bahas tentang rotary engine ya...

Mungkin diantara kita telah mengenal engine 4 stroke ataupun 2 stroke…!!! Malah di kalangan speed freak.. banyak yang mencintai two stroke…!!! Sekali betot.. wuzz..wuzz… bablazz angine..!!! RX-King, NSR, Ninja.. masih memiliki penggemar yang setia…!!! Jika dilihat dari sisi power… selain 2 stroke.. masih ada lagi type engine yang patut diperhitungkan… yaitu rotary engine…!!! Rotary engine ini ditemukan oleh seorang German Engineer, Felix Wankel…!!! Yang menarik si Wankel ini.. nggak pernah belajar / sekolah university manapun…!!! Dia hanya memperoleh Doktor Honoris causa dibidang engineering…!!! Pada perang dunia II, dia ikut mengembangkan rotary valves buat pesawat ataupun kapal selam Jerman..!!! Sistem kerja rotary engine masih sama… yaitu ada siklus intake, compress, pembakaran dan buang…. namun dikerjakan berdasarkan prinsip rotor yang berbentuk segitiga…!!! Nggak pake piston…!!!




Keuntungan utama dari rotary engine adalah power yang dihasilkan sangat besar dengan cc yang sama..!!! Hal ini bisa terjadi … karena mirip dengan 2 stroke .. yang nggak pake valves.. lebih mempercepat langkah… !!! Disamping itu… sistem rotary engine ini.. nggak menggunakan connecting rods…!!! Dan ini membuat rotary engine termasuk powerful…!!!

Teruz kerugiaannya apa…??? Yah sebagaimana 2 stroke… hasil pembakarannya yaitu carbon monoksidanya cukup tinggi… dimana disebabkan kurang sempurnanya pembakaran. Namun ini bisa dengan mudah disiasati dengan catalytic converter. Pada awal penciptaan rotary engine, masih ditemukan loss tenaga yang terjadi. Namun dengan perkembangan technology yang ada… loss ini makin bisa diminimalisir…!!!

"Chop side" rotary engine.



Dari depan.



Saluran / got pendinginan (coolant passageway):




Yg dimaksud seal adalah spt pd gbr dibawah ini :



yup.. spt ini cara kerjanya!!

machine

Ethanol on the front burner

I completely agree with your editorial about ethanol (“What’s hot? Not ethanol, Aug. 7). And here are some other facts regarding ethanol that don’t get much play in the media: It cost automakers less than $100 to turn a gas-burning car engine into a flex-fuel vehicle (one that can burn a mix of 85% ethanol, 15% gas). And flex-fuel engines can burn a variety of alcohols, not just ethanol. For example, they can use methanol. Corn-based ethanol has a government subsidy but it is still far more costly to make than sugarcane- based ethanol. There is no import tax on foreign oil, but try and import ethanol and you must pay the equivalent of $24 a barrel

Andres Garcia

I’m afraid I was seriously disappointed by your response to the letter, “Ethanol’s the Answer?” (Oct. 9). You said that “...researchers from Cornell University and UC Berkeley...” conclude that “....making ethanol from corn consumes more energy than the ethanol produced actually contains.....” But the facts are that the vast majority of studies on the energy balance of turning corn into ethanol show a positive energy balance of around 33%, and come from organizations at least the equal in prestige of Cornell and Berkeley. The two studies you quote are in a distinct minority, and, if I remember correctly from when I researched this issue in depth, the author from Berkeley was at one time a grad student of the author at Cornell. And even if the energy balance “is” negative, the vast majority of the energy behind ethanol is used making fertilizer, and that energy comes mostly from coal, not from imported oil. Next time, try using ALL the data, and not just the subset that happens to agree with your prejudices.

My own personal energy preference is to build lots of nukes, (both burner and breeder types), and resume nuke-fuel reprocessing, but I’m not going to fault ethanol using false premises.

Duane K. Wolcott

It should be said that David Pimentel, the Cornell researcher who did the original analysis, published his work in a peer-reviewed journal. Pimentel also chaired a Dept. of Energy panel that investigated ethanol production. The primary criticism of his work seems to come from a consultant hired by the National Corn Growers Assoc. As far as I can tell, this consultant’s criticism has not been peer reviewed. And NCGA obviously had a vested interest in the results.

Roots of the shortage
It is easy to see why there is a “shortage” of engineers: It is an unstable way to earn a living. Before the Great Depression, professional engineers made more money per year than doctors. After World War II, however, returning veterans flooded engineering schools, which kept expanding through the 1980s to handle the flood. The relative economics eroded. So, most engineers counsel their kith and kin to go into other fields. Then manufacturers cry about having to loosen import quotas to allow more foreign engineers to come in.

George H. Morgan

MW? What’s that?
Although I’m not a mechanical designer, I read your magazine to learn about the field and keep up with the latest innovations. But your recent article on the automation of solar-cell factories (“Solar production shifts into high gear,” Sept. 11) confused me a bit. You used the term MW to express the size of a photovoltaic plants. Do you mean megawatts? If that is a production measure, it seems like it should be MW per unit time, like MW per year. Or did you mean million wafers? That would still need a time period to be completely clear.

Bruce DeRienze

MW is the abbreviation for megawatts. In PV industry parlance, a 100- MW factory has the capability to put out 100 MW-worth of panels in a year.— Leland Teschler

Europeans and their diesels
I found your editorial on mileage quite interesting. (“MPG figures aren’t what they seem,” Sept. 11). The truck and heavy-equipment diesel folks have been dealing with NOx for several years, ever since emission regulations came into play. Basically, diesel engines emit NOx when combustion temperatures are high and emit particulates when those temperatures are low. So there’s a continuing interest in striking a balance between the two because both are regulated as part of air quality.

The Europeans are not concerned as much about NOx as they are about particulates. In recent years, there was strong political pressure to reduce particulates, so devices were quickly fitted to diesel-powered passenger cars to get this done. This let European car engineers continue their focus on increasing thermal efficiency and mileage.

For trucks and heavy equipment, Europeans are quite fond of using urea. It is injected into the cylinders after combustion where it transforms NOx into benign chemicals. There is a good infrastructure supporting urea in Europe, a network of suppliers and distributors that doesn’t exist in the U.S. Recently in the U.S., however, there has been a move toward using urea to meet the latest round of emission regulations on diesels. However, those moves come with several caveats, including assurances that diesel engines will work without urea and that there will be enough urea outlets to supply the fleets of trucks and heavy equipment.

John Fletcher

Ps and Qs: Another of life’s mysteries
In recent issue of MACHINE DESIGN (Backtalk, Oct. 9) it stated that “Mind your P’s and Q’s” comes from unruly English pub customers not minding their pints and quarts. Actually, back in the days of setting type for printing, manual typesetters were issued that warning because of the visual similarity between the lower case p’s and q’s. Looking at the backward type to verify the letters “p” and “q” could understandably be confusing.

Stanley J. Zielinski

This familiar phrase has many possible origins. If the reader’s version is to be considered — and it is a popular one — you’d have to explain why we aren’t minding our b’s and d’s, another pair of mirror-image letters. An alternative theory is that the p stands for pleases and the q for thank-yous, turning the phrase into an admonition to watch your manners, a meaning it still holds. One of my favorite explanations is that it stems from the British Navy and was a reminder to sailors not to get their pea-jackets (p’s) dirty with their tarred queues or pigtails( q’s). And there’s at least one other explanation, that it originally meant learning the alphabet. A poem written by Charles Churchill around 1763 says: “On all occasions next the chair / He stands for service of the Mayor, / And to instruct him how to use / His A’s and B’s, and P’s and Q’s.” — Editor

Ethanol — a corny idea?
Mileage and ethanol are still fresh on the minds of our readers, despite the fact gas prices have come down considerably, at least in the Midwest. Meanwhile, another engineer gives us the lowdown on urea, which could be coming to the U.S. soon.

gw phan dengan postur tinggi besar,sebagian teman gw beranggapan gw salah 1 sosok yang disegani padahal itu semua jauh dari apa yang mereka sangka. gw sosok yang beradab,baik,sopan dan menghargai apa yang allah ciptakan. ga bisa di pungkiri juga gw terkadang kg terkendali,iseng,ribut,dan smw sisi negatif gw.kehilafan gw ini masih dalam batas kewajaran..... manusia tak luput dari kesalahan. cukup sebagian dari karakter gw yang lain masih misteri





MyNiceSpace.com


MyNiceSpace.com


MyNiceSpace.com