Page 1
Pembimbing :
Dr. Widyastuti, S.Si, M.Si
Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc
PROGRAM STUDI MAGISTER JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FTI-ITS
SURABAYA 2016
Nia Sasria
2714201009
Pengaruh Metode Pelapisan dan Ketebalan Lapisan terhadap Rugi Refleksi pada Barium
M-Heksaferrit/Poly(aniline,pyrrole,ethylene terephthalate) sebagai Material Penyerap Radar
Page 2
Pendahuluan
BAB 1
Seminar Tesis
Radar Cross Section (RCS) Kapal Biasa
Kapal Siluman
Receiver
Stealth Ship Technology
Latar Belakang
GEM
GEM
Page 3
Stealth Ship Technology
RAS RAM
Desain body bersudut
Ferrimagnetik Barium M- Heksaferrit
Seminar Tesis
Komposit RAM
Metode Sol-Gel
Metode Polimerisasi Kimia
Material Magnetik
Polimer Konduktif
Pani, PET, PPy Material
Dielektrik
Page 4
Seminar Tesis
Variabel Penelitian
Jenis Polimer Polianilin (PAni)
Polietilen Tereftalat (PET)
Polipirol (PPy)
Metode Pelapisan Dallenbach Layer
Salisbury Screen
Jaumann Layer
Ketebalan Lapisan 2 mm
4 mm
6 mm
Page 5
Rumusan Masalah
Seminar Tesis
1 Bagaimana pengaruh jenis polimer terhadap sifat rugi refleksi dari komposit BaM/(Pani,PPy,PET) ?
2 Bagaimana pengaruh metode pelapisan komposit terhadap sifat rugi refleksi dari komposit BaM/(Pani,PPy,PET) ?
3 Bagaimana pengaruh ketebalan lapisan komposit terhadap sifat rugi refleksi dari komposit BaM/(Pani,PPy,PET) ?
Page 6
RoadMap Penelitian
Haoting, 2010
Rinata, 2011
Wang, 2012
Amalia, 2014
BaM/PAni (rasio 1/2)(Sol-Gel/Polimerisasi in situ) RL = -12 dB pada 21.5 GHz
BaM/PET (rasio 1/2.3)(Kopresipitasi/Polimerisasi Massa) Dallenbach Layer, RL = -13.507 dB pada 8.5 GHz dan t = 6 mm
BaM/PPy (rasio 1/1)(Sol-Gel/Polimerisasi in situ) RL = -21,5 dB pada 10,7 GHz dan t= 3 mm
BaM/PAni (Kopresipitasi/Polimerisasi in situ) Dallenbach Layer, RL = -36.42 dB pada 9.3 GHz dan t = 4 mm
Agustianto, 2015
BaM/NiZn (Sol-Gel) Ms = 7295.45 emu/g, Hc = 0.67 T0.09 T
Page 7
Kajian Pustaka Dan Dasar Teori
Seminar Tesis
BAB 2
Radar Absorbing Material (RAM)
Mekanisme RAM
Electrical Loss
gerakan elektron bebas pada material konduktif dan pergerakan
dipol-dipol listrik akibat medan listrik GEM pada material dielektrik
Magnetical Loss
rotasi dipol magnetik akibat medan magnetik GEM (H) pada
material magnetik
Electrical loss
Magnetical loss
Page 8
Seminar Tesis
Barium M-Heksaferrit (BaFe12O19)
Material Properties Barium M- Heksaferit
Melting point
Curie Temperatur
Titik leleh
Koersifitas (Hc)
Sifat magnetik
Saturasi (Ms)
1500 C
450 C
± 1500 C
6700 Oe
Hard Magnetik
78 emu/g
Material Komposit RAM
Hard magnetik Soft magnetik
M
MS
• Uji VSM untuk menganalisis sifat magnetik, berupa magnetik
saturasi dan koersivitas
• Pendopingan Ni/Zn memperkecil nilai koersivitas dari 0,23
menjadi 0,09 Tesla sehingga bersifat softmagnetic (Agustianto,
2015)
Page 9
PAni
(Polianilin)
PPy
(Polipirol)
PET
Poly(ethylene terephthalate)
(C6H5NH2)n (C4H4NH)n (C10H8O4)n
Seminar Tesis
Jenis Polimer
Page 10
Seminar Tesis
Rugi Refleksi Gelombang Mikro
Nilai rugi refleksi melalui Uji VNA (Vector
Network Analyzer)
Semakin besar nilai negatif rugi refleksi maka semakin
besar daya serap bahan terhadap gelombang mikro
Penyerapan Gelombang Mikro
(Yang, 2011)
Page 11
Metode Pelapisan
Seminar Tesis
Dallenbach layer Salisbury Screen Jaumann Layers
Page 12
Sintesis BaNixZnxFe12-2xO19 dengan Metode Sol Gel
Seminar Tesis
BAB 3
Metode Penelitian
Page 13
Seminar Tesis
Sintesis Pani,PPy dan komposit BaM/(PAni,PPy)
Mulai
Studi Literatur
Pelarutan anilin/pirol dengan akuades
selama 15 menit
Polimerisasi dengan magnetic stirrer
selama 8 jam pada 0 C
Penyaringan larutan hijau tua
Pencucian endapan dengan aseton
Pencucian endapan dengan akuades
Pengeringan endapan pada
temperatur kamar
Serbuk PAni
Penambahan larutan APS
Uji FTIR
Analisis Data
Kesimpulan
Selesai
Uji SEM Uji Konduktivitas listrik
Mulai
Studi Literatur
Anilin/pirol dan DBSA
dalam akuades BaNixZnxFe12-2xO19
dalam akuades
Polimerisasi dengan magnetic stirrer
selama 8 jam pada 0 C
Penyaringan larutan hijau tua kehitaman
Pencucian endapan dengan aseton
Pencucian endapan dengan akuades
Pengeringan endapan pada
temperatur kamar
Serbuk BaM(PAni/PPy)
Uji FTIR
Analisis Data
Kesimpulan
Selesai
Stirring dengan rasio 70:30 %Wt
selama 15 menit
Penambahan larutan APS
Uji SEM Uji Konduktivitas listrik
Page 14
Sintesis Komposit BaM/PET, Poliuretan (PU) dan Pelapisan
Komposit RAM
Seminar Tesis
Mulai
Polyol 50
%Wt Isocyanate 50
%Wt
Pencampuran secara mekanik
selama 10 detik pada temperatur
kamar
PU dipotong dengan ukuran 3
cm x 2 cm x 4mm
Selesai
Penuangan pada cetakan
aluminium
Mulai
Pencampuran cat epoksi 90 %Wt dan komposit RAM 10
%Wt dengan mixer 100 rpm 10 menit
Pelapisan pada baja grade A tipe AH36 (ketebalan
2, 4, dan 6 mm) dengan metode Dallenbach,
Salisbury dan Jaumann Layer
Uji SEM Uji VNA
Analisis Data
Kesimpulan
Selesai
(BaM/PAni 6mm; Dallenbach, Salisbury, Jaumann) (BaM/PAni Jaumann; 2mm, 4mm, 6mm) (BaM/PAni, BaM/PPy, BaM/PET)
Spesimen Uji VNA
Mulai
Pencairan pellet PET dengan hot stirring
pada T > 200 C
Pencampuran BaNixZnxFe12-2xO19 30 %Wt + PET 70 %Wt
Analisis Data
Kesimpulan
Selesai
Uji FTIR Uji SEM Uji Konduktivitas listrik
Page 15
Hasil Pengujian XRD BaM
BAB 4
Material Height
(cts)
Pos.
[°2Th.]
FWHM
Left
[°2Th.]
D
(nm)
Unit Cell
Volume
(A)3
(a) BaFe12O19 318.30 34.1120 0.1338 122.45 696.99
(b) BaNixZnxFe12-2xO19 232.58 34.1784 0.1338 122.47 697.56
Material Indeks Miller
Heksagonal
(a) BaFe12O19
(JCPDS 00-043-0002)
(110) (107) (114)
(200) (203) (205)
(206) (300) (217)
(2011) (220) (2014)
dan (317)
(b) BaNixZnxFe12-2xO19
(JCPDS 01-074-1121)
(110) (107) (114)
(108) (203), (205)
(206) (302) (217)
(2011) dan (220)
Seminar Tesis
Data Pembanding : Sharma (2008), Jiang (2009),
Kanagesan (2011) dan Xie (2012)
10 20 30 40 50 60 70 80 90
11
4
30
220
62
05 20
11
21
720
3 22
011
0
10
7
10
8
30
020
0
31
720
6
20
14
20
5
21
7
22
020
11
11
0
20
3
10
7
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
2 Theta (Degree)
11
4(b)
(a)
Page 16
Hasil Pengujian SEM
(d) PPy 5000x, BaM/PPy 5000x & 20000x
(a) BaFe12O19 (BaM no doping) 2000x & 5000x (c) PAni 5000x , BaM/PAni 5000x & 20000x
(e) PET 1000x, BaM/PET 5000x & 20000x
Seminar Tesis
(b) BaNixZnxFe12-2xO19 (BaM doping) 2000x & 5000x
Poligonal,
ukuran pori
>
Material Ukuran pori (m)
(a) BaFe12O19 25,71 x 40,07
(b) BaNixZnxFe12-2xO19 38,06 x 43,21
Sponge Globular
Globular
Globular
Aglomerasi
sisa pelarut Aglomerasi
Serat
Page 17
Hasil Pengujian EDAX
PPy 5000x BaFe12O19 2000x
BaNixZnxFe12-2xO19 (BaM) 5000x
PAni 5000x PET 1000x
Seminar Tesis
BaM/PAni 20000x BaM/PPy 20000x BaM/PET 20000x
Page 18
Hasil Pengujian SEM COATING
PU
Unmelted BaM
PU
Matrik PAni+Cat
PU PU
Rongga
PU
Hasil SEM coating permukaan atas: (a) BaM/PAni 1000x, (b) BaM/PPy 1000x, dan (c) BaM/PET 1000x
Hasil SEM coating penampang melintang: (d) BaM/PAni Dallenbach 1000x, (e) BaM/PAni Salibury 250x, (f) BaM/PAni Jaumann Layer
1000x, (g) BaM/PPy Jaumann Layer 1500x, (h) BaM/PET Jaumann Layer 1000x, dan (i) PU 200x
(f) (g) (h) (i)
(a) (b) (c) (d) (e)
Page 19
Hasil Pengujian VSM BaM
Material Ms
(emu/g)
Hc
(Tesla)
Hc
(Oe)
(a) BaFe12O19 53.5 0.329 13160
(b) BaNixZnxFe12-2xO19 56.6 0.0015 60
Seminar Tesis
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
-60
-40
-20
0
20
40
60
Ms
Hc
M (
em
u/g
)
H (T)
(a)
(b)
BaM dopingan Ni/Zn bersifat soft magnetic karena
memiliki nilai Ms dan Hc lebih kecil dibandingkan
BaM tanpa doping
Page 20
Hasil Pengujian FTIR BaM, PAni dan BaM/PAni
Seminar Tesis
Material Wave number
(cm-1)
Characteristic
peaks
Komposit
BaM/PAni
PAni
1557 C=C quinoid str
1470, 1471 C=C benzene str
1285, 1286 C-N vib
1149, 1143 S=O str
1024, 1027 N=Q=N
(Q adalah quinoid)
908, 897 C-H benzene def
BaM 458, 423, 415
(569, 537, 432, 422,
412, 405)
M-O
Benzene Quinoid
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
12
85
14
70
10
27
(c)
(PAni)
Tra
nsm
itta
nce (
%)
Wavenumber (cm-1)
(BaM)
40
5
53
7
56
9
41
24
22
43
2
41
54
23
45
889
7
11
431
28
6
14
71
15
57
10
24
90
8
11
49
Page 21
Seminar Tesis
Material Wave number
(cm-1)
Characteristic
peaks
Komposit
BaM/PPy
PPy
1538, 1455, 1425 C=C aromatic str
1284, 1277 C-N vib
1153, 1136 C-H dan N-H def
1027, 1023 S=O str (RSO3H)
671, 670 C-H benzene def
BaM
467, 440, 428, 419
(569, 537, 432,
422, 412, 405)
M-O
Hasil Pengujian FTIR BaM, PPy dan BaM/PPy
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 5006
71
10
27
11
531
28
4
14
55
Tra
nsm
itta
nce (
%)
Wavenumber (cm-1)
(c)
(PPy)
(BaM)
40
5
53
7
56
9
41
24
22
43
2
41
94
28
44
04
67
67
0
10
23
11
36
12
77
14
25
15
38
Page 22
Material Wave number
(cm-1)
Characteristic
peaks
Komposit
BaM/PET
PET
1707 C=O str
1407 C-H ester def
1241 CH3COOR vib
1096, 1015 C-O-C str
870, 722 C-H benzene def
BaM
514, 438, 432,
421, 408
(569, 537, 432,
422, 412, 405)
M-O
Seminar Tesis
Hasil Pengujian FTIR BaM, PET dan BaM/PET
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Tra
nsm
itta
nce (
%)
Wavenumber (cm-1)
(BaM/PET)
(PET)
(BaM)
72
287
0
10
15
10
96
12
4114
07
17
07
40
84
21
51
44
32
43
8
40
5
53
7
56
9
41
24
22
43
2
Page 23
Hasil Pengujian Konduktivitas Listrik
Seminar Tesis
No Material F [Hz] Kond. Listrik (S/cm) Sifat Kelistrikan
a. PAni 1425 8.79809 x 10-8 Dielektrik
b. BaM/PAni 24240 1.77744 x 10-5 Semikonduktor
c. PPy 49240 1.5007 x 10-7 Semikonduktor
d. BaM/PPy 0.143 8.68413 x 10-6 Semikonduktor
e. PET 170.1 1.47397 x 10-9 Dielektrik
f. BaM/PET 1.701 1.0354 x 10-5 Semikonduktor
10-1
100
101
102
103
104
105
0.0
0.1
0.2
0.3
(f)
(e)
(d)
(c)
(b)
(a)
Frequency (Hz)
Conduct
ivit
y (1
0-4 S
/cm
)
Nilai Konduktivitas
Listrik (S/cm)
Sifat Konduktivitas
Listrik
102-10-7 Semikonduktor
< 10-7 Dielektrik
> 102 Konduktor
MacDiarmid, 2001
Page 24
8 9 10 11 12-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0(i)
Frequency (GHz)
Reflection
loss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PET2J
BaM/PET4J
BaM/PET6J
8 9 10 11 12
-40
-30
-20
-10
0(f)
Frequency (GHz)
Re
fle
ctio
n lo
ss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PPy2J
BaM/PPy4J
BaM/PPy6J
Hasil Pengujian VNA Komposit BaM/(PAni,PPy,PET)
Coating Materials Coating Method Thickness (mm) F (GHz) RL (dB)
BaM/PAni
Dallenbach Layer 6 8,57 -32,029
Salisbury Screen 6 9,2 -12,333
Jaumann Layer 6 8,1 -48,720
BaM/PPy Jaumann Layer 6 8,312 -40,808
BaM/PET Jaumann Layer 6 11,28 -32,717
-48,720 dB
-40,808 dB
-32,717 dB
8 9 10 11 12-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
Frequency (GHz)
Re
flectio
n lo
ss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PAni2D
BaM/PAni4D
BaM/PAni6D
(a)
8 9 10 11 12-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
Frequency (GHz)R
eflectio
n lo
ss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PAni2S
BaM/PAni4S
BaM/PAni6S
(b)
8 9 10 11 12
-50
-40
-30
-20
-10
0
Frequency (GHz)
Re
flectio
n lo
ss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PAni2J
BaM/PAni4J
BaM/PAni6J
(c)
8 9 10 11 12-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
Re
fle
ctio
n lo
ss (
dB
)
Frequency (GHz)
Cat Epoxy
BaM/PPy2D
BaM/PPy4D
BaM/PPy6D
(d)
8 9 10 11 12
-20
-16
-12
-8
-4
0(e)
Frequency (GHz)
Re
fle
ctio
n lo
ss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PPy2S
BaM/PPy4S
BaM/PPy6S
8 9 10 11 12-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
Frequency (GHz)
Re
fle
ctio
n lo
ss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PET2D
BaM/PET4D
BaM/PET6D
(g)
8 9 10 11 12
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0(h)
Frequency (GHz)
Reflection loss (
dB
)
Cat Epoxy
BaM/PET2S
BaM/PET4S
BaM/PET6S
Page 25
Kurva Trend Pengaruh Ketebalan Lapisan dan
Metode Pelapisan terhadap Rugi Refleksi
Seminar Tesis
2 4 6
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0(a)
Ru
gi R
efleksi (d
B)
Ketebalan (mm)
(Dallenbach)
(Salisbury)
(Jaumann)
2 4 6-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5(b)
Ru
gi R
efleksi (d
B)
Ketebalan (mm)
(Dallenbach)
(Salisbury)
(Jaumann)
2 4 6
-32
-28
-24
-20
-16
-12
-8
-4(c)
Ru
gi R
efleksi (d
B)
Ketebalan (mm)
(Dallenbach)
(Salisbury)
(Jaumann)
Dallenbach Salisbury Jaumann
-50
-40
-30
-20
-10
0(a)
Ru
gi R
efleksi (d
B)
Metode
(2 mm)
(4 mm)
(6 mm)
Dallenbach Salisbury Jaumann
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5(b)
Ru
gi R
efleksi (d
B)
Metode
(2 mm)
(4 mm)
(6 mm)
Dallenbach Salisbury Jaumann-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5(c)
Ru
gi R
efleksi (d
B)
Metode
(2 mm)
(4 mm)
(6 mm)
(a) BaM/PAni, (b)BaM/PPy, (c) BaM/PET
Page 26
Kesimpulan
Seminar Tesis
1. Absorbsi optimum terhadap gelombang elektromagnetik dimiliki oleh komposit BaM/PAni
dengan nilai RL yaitu -48,720 dB 8,1 GHz, kemudian komposit BaM/PPy -40,808 dB 8,312
GHz dan terakhir komposit BaM/PET -32,717 dB 11,28 GHz. Hal ini terjadi karena
komposit BaM/PAni memiliki nilai konduktivitas yang paling tinggi yaitu 1,77744 x 10-5
S/m, dibandingkan dengan BaM/PPy dan BaM/PET.
2. Absorbsi optimum terjadi pada lapisan komposit BaM/PAni metode pelapisan Jaumann
dengan nilai RL yaitu -48,720 dB 8,1 GHz. Sedangkan lapisan Dallenbach dan Salisbury
memiliki daya absorbsi lebih rendah dibandingkan Jaumann. Hal ini diakibatkan pada
lapisan Jaumann memiliki konstruksi lapisan multilayer.
3. Absorbsi optimum terjadi pada lapisan BaM/PAni Jaumann ketebalan 6 mm dengan nilai
RL yaitu -48,720 dB 8,1 GHz. Hal ini disebabkan saat lapisan material semakin tebal,
maka partikel-partikel penyerap dan luas penyerapan di dalam lapisan tersebut juga akan
bertambah. Akibatnya proses penyerapannya akan semakin meningkat.
Page 27
L/O/G/O
www.themegallery.com
Thank You!
Seminar Tesis