FABRIKASI DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DENSITAS KERAMIK (Mg0,5Zn0,5)TiO3+x wt.% Bi2O3 SEBAGAI KANDIDAT MATERIAL DIELEKTRIK

Abstract

Abstrak

Telah dilakukan fabrikasi dan karakterisasi keramik (Mg_0,5Zn_0,5)TiO₃ (disingkat MZT05)+x wt.% Bi₂O₃ (x = 0, 1, 3, 5 dan 7) yang diharapkan mampu menghasilkan keramik berbasis MgTiO₃ sebagai kandidat material dielektrik. Fabrikasi keramik dilakukan dengan proses milling antara serbuk kristalin MZT05 dengan x wt.% Bi₂O₃ kemudian hasilnya dikompaksi pada tekanan 10 MPa dan disinter pada suhu 1000 C selama 2 jam untuk menjadi keramik MZT05+x wt.% Bi₂O₃. Karakterisasi struktur dengan uji XRD menunjukkan bahwa keramik MZT05+0 wt.% Bi₂O₃ mengandung MgTiO₃ sebagai fasa utama dengan % molar = 94,23 dan sisanya TiO₂rutile. Pada komposisi 1, 3 dan 5 wt.% Bi₂O₃ diperoleh fasa tunggal MgTiO₃ (100% molar), sedangkan pada komposisi 7 wt.% Bi₂O₃ hanya memberikan fasa MgTiO₃ = 53,13 % molar, TiO₂rutile = 42,20 % molar dan sisanya Mg₂TiO₄. Karakterisasi densitas keramik MZT05+x wt.% Bi₂O₃ memberikan nilai-nilai yang terus meningkat seiring bertambahnya wt.% Bi₂O₃ dari 0–7 wt.%, yakni dari 3,57 menjadi 3,72 g/cm³. Dapat disimpulkan bahwa keramik MZT05+0, 1, 3 dan 5 wt.% Bi₂O₃ lebih direkomendasikan sebagai kandidat material dielektrik berbasis MgTiO₃ karena memiliki kandungan MgTiO₃ yang sangat tinggi (94,23 % molar untuk 0 wt.% Bi₂O₃ dan 100 % molar untuk 1, 3 dan 5 wt.% Bi₂O₃), serta memiliki densitas yang tinggi pula. Sedangkan pada komposisi 7 wt.% Bi₂O₃ tidak direkomendasikan karena kandungan fasa MgTiO₃ menjadi sangat rendah (53,13 % molar) disertai fasa sekunder Mg₂TiO₄ yang berpotensi menurunkan sifat dielektrik keramik meskipun memiliki densitas yang paling tinggi.

Kata Kunci: Fabrikasi keramik MZT05+x wt.% Bi₂O₃, struktur, densitas

Abstract

Fabrication and characterization of (Mg_0,5Zn_0,5)TiO₃ ceramics (abbreviated as MZT05)+x wt.% Bi₂O₃ (x = 0, 1, 3, 5 and 7) which is expected to be able to produce MgTiO₃-based ceramics as a candidate for dielectric materials has been undertaken. The ceramic fabrication was carried out by milling process between MZT05 crystalline powder and x wt.% Bi₂O₃. The product was compacted at 10 MPa and sintered at 1000 C for 2 hours to obtain MZT05+x wt.% Bi₂O₃ ceramics. Characterization of the structure by XRD showed that MZT05+0 wt.% Bi₂O₃ ceramic contained MgTiO₃ as the main phase with % molar = 94.23 and the remaining is rutile TiO₂. The addition of 1, 3 and 5 wt.% Bi₂O₃ gave rise to a single phase of MgTiO₃ (100 % molar), while the addition of 7 wt.% Bi₂O₃ resulted in MgTiO₃ phase was only 53.13 % molar, rutile TiO₂ = 45.20 % molar and the remaining is Mg₂TiO₄. Density characterization of the ceramic MZT05+x wt.% Bi₂O₃ provides the values that increase with increasing of wt.% Bi₂O₃ from 0 to 7 wt.%, which is 3.57 to 3.72 g/cm³. It can be concluded that MZT05+0, 1, 3 dan 5 wt.% Bi₂O₃ ceramics are more recommended as candidates for MgTiO₃-based dielectric materials because they  contain MgTiO₃ phase (94.23 % molar for 0 wt.% Bi₂O₃ and 100 % molar for 1, 3 dan 5 wt.% Bi₂O₃) and have high densities, while the addition of 7 wt.% Bi₂O₃ is not recommended because the MgTiO₃ content was very low (53.13 % molar), accompanied by the secondary Mg₂TiO₄ phase which potentially reduced the ceramic dielectric properties despite having the highest density.