BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Keramik berasal dari bahasa Yunani "Ceramos", yang artinya adalah

sesuatu yang dibakar. Pada mulanya keramik diproduksi dari mineral lempung

yang dikeringkan di bawah sinar matahari dan dikeraskan dengan pembakaran

pada temperatur tinggi (Joelianingsih,Makalah Pribadi Falsafah Sains (2004).

Keramik mempunyai sifat rapuh, tahan korosi, keras dan kaku.

Sifat bahan keramik ini bergantung pada ikatan kimianya. Ikatan kovalen

member sifat dapat mengarahkan kepada kualitas kristal dan strukturnya lebih

rumit dari ikatan logam atau ion, dimana struktur kristalnya digambarkan seperti

bola yang tersusun rapat, ikatan kovalennya sangat kuat sehingga kristalnya

bersifat kuat dan mempunyai titik leleh yang tinggi serta sifat isolator yang baik

(David:2007)

Keramik secara umum mempunyai kualitas tekanan yang lebih baik

dibandingkan kualitas tariknya. Pada prinsipnya keramik terbagi atas keramik

tradisional, keramik halus dan biokeramik. Keramik tradisional yaitu keramik

yang terbuat dari bahan alam seperti kaolin, feldsfar, clay, kuarsa. Yang termasuk

keramik ini adalah barang pecah belah (dinner ware), keperluan rumah tangga

(tile bricks) dan untuk industri (refractory). Keramik halus (fine ceramic) atau

keramik modern biasanya disebut keramik teknik, avanced ceramic, engineering

ceramic, technical ceramic adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan

oksida-oksida logam atau nonlogam, seperti: oksida logam (SiO2, Al2O3, ZrO2 ,

MgO, dll). Pengunaannya sebagai elemen pemanas semikonduktor, komponen

turbin dan pada bidang medis (Refractron:2001).

Keramik adalah campuran yang terdiri dari unsur logam dan bukan logam.

Banyak sekali contoh bahan keramik, mulai dari semen beton (termasuk batu-

batuannya), gelas, bahan isolasi busi sampai oksida bahan-bahan nuklir UO2.

Setiap jenis bahan tersebut tadi, keras dan rapuh. Memang, kekerasan dan

kerapuhan merupakan ciri umum keramik. Umumnya senyawa keramik lebih

stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya. Bahan baku

keramik yang umum dipakai adalah felspard, ball clay, kwarsa, kaolin, dan air.

Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia dan mineral

bawaannya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan

geologi dimana bahan diperoleh. Secara umum strukturnya sangat rumit dengan

sedikit elektron-elektron bebas. Kurangnya elektron bebas pada keramik

membuat sebagian besar bahan keramik secara kelistrikan bukan merupakan

konduktor atau penghantar panas yang baik. Disamping itu keramik mempunyai

sifat rapuh, keras, dan kaku. Pada makalah ini akan dibahas mengenai sifat-sifat

bahan keramik, kegunaan keramik, jenis-jenis keramik (keramik khusus), jenis-

jenis bahan keramik, klasifikasi keramik.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari latar belakang diatas adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana struktur bahan keramik ?

2. Bagaimana sifat-sifat bahan keramik? -1

3. Apasajakah j enis-jenis keramik (keramik khusus) dan bahan keramik ?-4-1

4. Bagaimana klasifikasi dari keramik -

5. Apa saja kegunaan keramik dalam kehidupan?-1

1.3 Tujuan

BAB II

ISI

2.1 Struktur Bahan Keramik

Keramik adalah senyawa dari unsur-unsur logam dan bukan logam. Istilah

keramik (dari kata Yunani keramos, yang berarti pembuat barang tembikar tanah liat, dan

keramikos, artinya produk tanah liat) keduanya mengacun kepada bahan dan produk

keramik itu sendiri. Karena banyaknya kemungkinan kombinasi dari unsur-unsur,

beragam keramik sekarang tersedia untuk berbagai aplikasi industri dan konsumen.

Keramik paling awal digunakan untuk membuat tembikar dan batu bata, sekitar sebelum

4.000 SM Keramik telah digunakan selama bertahun-tahun dalam otomotif sebagai busi

baik sebagai isolator listrik dan kekuatan terhadap suhu yang tinggi. Mereka telah

menjadi semakin penting dalam alat dan bahanbahan kuat bertahan, heat engines,

komponen otomotif (seperti exhaust-port liners, pelapis piston, dan cylinder liners).

Struktur kristal keramik (terdiri dari berbagai ukuran atom yang berbeda) merupakan

salah satu yang paling kompleks dari semua struktur bahan. Ikatan antara atom-atom

umumnya ikatan kovalen (berbagi elektron, sehingga ikatan ini kuat) atau ion (terutama

ikatan antara ion bermuatan, sehingga ikatan ini kuat). Ikatan ini jauh lebih kuat daripada

ikatan logam. Akibatnya, sifat-sifat seperti kekerasan dan ketahanan panas dan listrik

secara signifikan lebih tinggi keramik dari pada logam. Keramik dapat berikatan kristal

tunggal atau dalam bentuk polikristalin. Ukuran butir mempunyai pengaruh basar

terhadap kekuatan dan sifat-sifat keramik; ukuran butir yang halus (sehingga dikatakan

keramik halus), semakin tinggi kekuatan dan ketangguhannya.

Gambar 1.Variasi dari komponen komponen keramik (a) Alumina sangat kuat untuk

penggunaan pada temperature tinggi. (b) Gas-Turbine Rotors Dibuat dari Silikon Nitrida.

Sumber : Courtesy of Wesgo Div,.GTE

Kebanyakan bahan pembentuk keramik memiliki ikatan ion, ikatan kovalen dan

ikatan antara. Sebagai missal, bagian ikatan ion dalam sistem Mg-O, Al-O, Zn-O dan Si-

O dapat dikatakan masing-masing 70%, 60%, 60% dan 50%. Yang sangat menarik

adalah bahwa pada ReO3,V2O3 dan TiO, yang merupakan oksida dan tidak pernah

menunjukkan sifat liat atau dapat di deformasikan, tetapi memiliki hantaran listrik yang

relatif dapat disamakan dengan logam biasa. Dalam Kristal yang rumit, berbagai macam

atom berperan dan ikatannya merupakan ikatan campuran dalam banyak hal. Struktur

Kristal demikian dapat dimengerti apabila mengingat bahwa Kristal tersusun oleh

kombinasi dari polyhedron koordinasi, dimana satuan kecil dari kation dikelilingi oleh

beberapa anion. Salah satu contoh adalah silikat yang merupakan bahan baku penting

bagi keramik.

2.2 Sifat-Sifat Bahan Keramik

A. Sifat 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 electron 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.

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 Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat ini merupakan bagian bahan "canggih" yang sering digunakan sebagai sensor. Dala 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.B. Sifat Non Listrik

1. Sifat Mekanik

Keramik merupakan material yang kuat, keras dan juga tahan korosi. Selain

itu keramik memiliki kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang

tinggi. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni

kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit.

Di dalam keramik, karena kombinasi dari ikatan ion dan kovalen, partikel-

partikelnya tidak mudah bergeser. Faktor 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 putusyang 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 terjadi. 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.

Dalam tingkatan atom, patahan suatu zat padat merupakan pemisahan ikatan masing-masing dari atom dan ion untuk membentuk dua permukaan baru. Griffith menjelaskan bahwa retakan pada permukaan atau bagian dalam dari benda padat memberikan perbedaan yang besar antara kekuatan terukur dan kekuatan bahan menjalani deformasi elastik dan daya disimpan sebagai

energi elastik. Kekerasan yang dimiliki intan (kekerasan Mohs 10) dan korundum (kekerasan Mohs 9), adalah salah satu ciri khas bahan keramik dengan kekerasannya yang tinggi. Kekerasan adalah ukuran tahanan bahan terhadap deformasi plastis pada permukaan bahan. Beberapa cara pengukuran kekerasan telah ditetapkan dengan cara deformasi yang berbeda, salah satu cara ialah kekerasan Mohs. Penekanan pada bahan getas seperti keramik dalam banyak hal mengakibatkan retakan lokal mengikuti deformasi elastik. Sukar sekali menghubungkan secara teoritis antara kekerasan yang memiliki proses rumit tersebut dengan sifat-sifat fisiknya (Irawan, 2010).

Daftar Pustaka

Putih, Delima.2013. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Struktur Kristal Keramik

http://delimaputihandphysics.blogspot.com/2013/03/faktor-faktor-

yang-mempengaruhi.html