5
ProsidingPertemuanIlmiah SainsMateri III Serpong, 20 -21 Oktober 1998 ISSN1410-2897 LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR 536 DENGAN METODE PIT r'\ Agos Baskoro1, SodibYOl, Barsoyo2 .PPNY -BATAN Yogyakarta 2FMIPA-UGM Yogyakarta r r ABSTRAK LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR DENGAN METODE Pff. Telah dapat dibuat kawat superkonduktor YBa2Cu307.. dengan cara isian (pIT) dari bahan penyusun utamaY203 lokal kemumian 95,52 %. Hasil sintesa secara konvensional YBCO daD komposit YBCO + Ag diisikan dalam pipa perak lokal (densitas isian 2,24 gr/cm3). Selanjutnya ditekan dalam proses pengerolan menggunakan mesin roll buatan sendiri, sehingga dicapai densitas 4,504 gr/cm3 dalam bentuk kawat. Kawat yang dihasilkan dipanaskanhingga 970 °C. Dari hasil pengujian didapatkan untuk kawat isian YBCO mumi rapat arus kritisnya = 239 Alcm2 daD temperatur kritis = 86 ~, daD untuk kawat isian komposit YBCO + Ag didapatkan temperatur kritis = 87 ~ daD rapat arus kritisnya = 247 Alcm2. ABSTRACT THE FIRST STEP TOWARDS FABRICATION SUPER CONDUCTING WIRE BY POWDER IN TUBE METH- ODS. Superconducting wire YBa2Cu3O,-x has beenfabricated using method of PIT with the main element of compound is 95.52 % purity of local Y 2°3- YBCO superconducting powder and YBCO + Ag composite which are the results of conventional synthesis (density 2.24 gr./cm3), are filled inside a local silver tube. Contains the powder are pressedin rolling process to form wire, using a home made rolling equipment. This process produces a density of 4.504 gr./cm3.The following process is annealing the resulting wire to reach the temperature of 970 °C. The electric proof result for YBCO filled wire is: critical temperature 86 ~ and current density 239 Alcm2, while the electric proof result for YBCO + Ag composite filled wire is critical temperature 87 ~ and current density 247 Alcm2. KATA KUNCI Kawat superkonduktor PENDAHULUAN Superkonduktor yang pertama kali ditemukan adalah superkonduktor jenis logam yang walaupun secara fisik mempunyai kelebihan seperti kekuatan, kelenturan dan kemudahan untuk dibentuk, bahan ini mempunyai Tc sangat rendah sehingga untuk meng- aplikasikan kemampuannya yang super tersebut diperlukanpendingin dengan helium cait yang mahal dan terbatas [1]. Superkonduktor generasi kedua yang ditemukan adalah superkonduktor keramik dengan Tc yang lebih tinggi sehingga dapat diaplikasikan pada suhu nitrogen cair yang sangat lebih murah diban- dingkan helium cair yang susah didapatkan. Tetapi ~rti kita ketallui kelemahan dari bahankeramik adalah rdpuh, fleksibilitas rendah dan sulit dibentuk [2]. Sampai saat ini banyak penelitian dilakukan dengan tujuan untuk memecahkan masalah tersebut khususnya untuk bahan superkonduktor keramik sehingga bisa diaplikasikan ke industri. Bahan ~rkonduktor keramik yang paling banyak digunakan dalam industri adalah dalam bentuk kawat. Oleh karenanya penelitian ini dilakukan dengan maksud untuk mengatasi faktor kesulitan dalam pembuatan kawat superkonduktor kt:23mik. Dalam senyawa keramik YBa2Cu)07-X yang dibuat daTi reaksi padatan dengan bahan penyusun y 2°), CuO, dan BaCO), harga yang paling mahal adalah y 2°). Dengan telah dikuasainya teknik pemurnian Y 2°) dari bahan lokal (pasir senotim) maka harganya akan menjadilebih murah dibandingkan Y 2°) import. Uji ooba penggunaan Y 2°) lokal (kadar 90-95 %) untuk pem- buatan senyawa keramik super-konduktor yang direaksikan secara padatan dengan CuO dan BaCO) telah dilakukan daD mampu dihasilkan senyawa YB~Cu)07-X yang bersifat superkonduktif pada subu nitrogen cairo Maka secara teknis maupun ekonomis Y2O) lokallayak digunakan untuk pembuatan kawat YB~Cu)07-X superkonduktif [3) Dalam penelitian ini pembuatan kawat dilakukan dengan menggunakan metode isian (PIT): bubuk superkonduktor YB~~07- xyang dibuat dari Y 2°) lokal dimasukkan ke dalam pipa pernk, pipa berisi bubuk superkonduktor tersebutdigilas dengan mesin rol menjadi kawat isian, selanjutnya kawat isian tersebutdiberi perlakuanpanas.Pada langkah awal pengujian sifat superkonduktivitas kawat isian tersebut hanya digunakan uji kemagnetandan uji kelistrikan. Agus Baskorodkk. 180

LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1998-1-180.pdf · lain disesuaikan dengan ukuran sampel. Sepasang elektroda dihubungkan

  • Upload
    dophuc

  • View
    257

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1998-1-180.pdf · lain disesuaikan dengan ukuran sampel. Sepasang elektroda dihubungkan

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi IIISerpong, 20 -21 Oktober 1998 ISSN1410-2897

LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR536 DENGAN METODE PIT

r'\ Agos Baskoro1, SodibYOl, Barsoyo2.PPNY -BATAN Yogyakarta2FMIPA-UGM Yogyakartar

r

ABSTRAKLANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR DENGAN METODE Pff. Telah dapat dibuat

kawat superkonduktor YBa2Cu307.. dengan cara isian (pIT) dari bahan penyusun utamaY203 lokal kemumian 95,52 %. Hasilsintesa secara konvensional YBCO daD komposit YBCO + Ag diisikan dalam pipa perak lokal (densitas isian 2,24 gr/cm3).

Selanjutnya ditekan dalam proses pengerolan menggunakan mesin roll buatan sendiri, sehingga dicapai densitas 4,504 gr/cm3dalam bentuk kawat. Kawat yang dihasilkan dipanaskan hingga 970 °C. Dari hasil pengujian didapatkan untuk kawat isian YBCOmumi rapat arus kritisnya = 239 Alcm2 daD temperatur kritis = 86 ~, daD untuk kawat isian komposit YBCO + Ag didapatkantemperatur kritis = 87 ~ daD rapat arus kritisnya = 247 Alcm2.

ABSTRACT

THE FIRST STEP TOWARDS FABRICATION SUPER CONDUCTING WIRE BY POWDER IN TUBE METH-ODS. Superconducting wire YBa2Cu3O,-x has been fabricated using method of PIT with the main element of compound is 95.52% purity of local Y 2°3- YBCO superconducting powder and YBCO + Ag composite which are the results of conventionalsynthesis (density 2.24 gr./cm3), are filled inside a local silver tube. Contains the powder are pressed in rolling process to formwire, using a home made rolling equipment. This process produces a density of 4.504 gr./cm3. The following process is annealingthe resulting wire to reach the temperature of 970 °C. The electric proof result for YBCO filled wire is: critical temperature 86 ~and current density 239 Alcm2, while the electric proof result for YBCO + Ag composite filled wire is critical temperature 87 ~and current density 247 Alcm2.

KATA KUNCI

Kawat superkonduktor

PENDAHULUAN

Superkonduktor yang pertama kali ditemukanadalah superkonduktor jenis logam yang walaupunsecara fisik mempunyai kelebihan seperti kekuatan,kelenturan dan kemudahan untuk dibentuk, bahan inimempunyai Tc sangat rendah sehingga untuk meng-aplikasikan kemampuannya yang super tersebutdiperlukan pendingin dengan helium cait yang mahal danterbatas [1]. Superkonduktor generasi kedua yangditemukan adalah superkonduktor keramik dengan Tcyang lebih tinggi sehingga dapat diaplikasikan padasuhu nitrogen cair yang sangat lebih murah diban-dingkan helium cair yang susah didapatkan. Tetapi~rti kita ketallui kelemahan dari bahan keramik adalahrdpuh, fleksibilitas rendah dan sulit dibentuk [2]. Sampaisaat ini banyak penelitian dilakukan dengan tujuanuntuk memecahkan masalah tersebut khususnya untukbahan superkonduktor keramik sehingga bisadiaplikasikan ke industri. Bahan ~rkonduktor keramikyang paling banyak digunakan dalam industri adalahdalam bentuk kawat. Oleh karenanya penelitian inidilakukan dengan maksud untuk mengatasi faktorkesulitan dalam pembuatan kawat superkonduktorkt:23mik.

Dalam senyawa keramik YBa2Cu)07-X yangdibuat daTi reaksi padatan dengan bahan penyusuny 2°), CuO, dan BaCO), harga yang paling mahal adalahy 2°). Dengan telah dikuasainya teknik pemurnian Y 2°)dari bahan lokal (pasir senotim) maka harganya akanmenjadi lebih murah dibandingkan Y 2°) import. Uji oobapenggunaan Y 2°) lokal (kadar 90-95 %) untuk pem-buatan senyawa keramik super-konduktor yangdireaksikan secara padatan dengan CuO dan BaCO)telah dilakukan daD mampu dihasilkan senyawaYB~Cu)07-X yang bersifat superkonduktif pada subunitrogen cairo Maka secara teknis maupun ekonomisY2O) lokallayak digunakan untuk pembuatan kawatYB~Cu)07-X superkonduktif [3) Dalam penelitian inipembuatan kawat dilakukan dengan menggunakanmetode isian (PIT): bubuk superkonduktor YB~~07-x yang dibuat dari Y 2°) lokal dimasukkan ke dalam pipapernk, pipa berisi bubuk superkonduktor tersebut digilasdengan mesin rol menjadi kawat isian, selanjutnya kawatisian tersebut diberi perlakuan panas. Pada langkah awalpengujian sifat superkonduktivitas kawat isian tersebuthanya digunakan uji kemagnetan dan uji kelistrikan.

Agus Baskoro dkk.180

Page 2: LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1998-1-180.pdf · lain disesuaikan dengan ukuran sampel. Sepasang elektroda dihubungkan

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi IIISerpong, 20 -21 Oktober 1998 ISSN 1410-2897

HIPOTESA Cu3O,-X dipilih dari jells metal yang mempunyai sifat:titik leleh diatas subu perlakuan panas, tidak mempe-

ngaruhi jumlah oksigen (secara stokiometri) padasenyawa YBa2Cu3O,-x, daD tidak bereaksi dengansenyawa YB~Cu3O7-X' Metal yang mempunyai sifattersebut adaIah Ni, Cu, Ag, Au daD alloy jells fern, danda1am penelitian ini dipilih pipa daTi Ag. Pipa Ag di-ameter 6 mm diisi serbuk superkonduktor ditekan daDdigilas sampai diameternya tereduksi menjadi 3, I mm.

Setelah pengisian dilakukan sintering denganperlakuan seperti gambar 2.

Telah diteliti oleh beberapa peneliti daTi luarnegeri bahwa bahan superkonduktor YBa2Cu)07-X(dibuat dari senyawa Y 2°), BaCO) dan CoO dengankemurnian masing-masing 99,9 %) dapat digunakanuntuk membuat kawat superkonduktor dengan rapatarus ratusan Ncm2. Dengan demikian kemungkinanbahan Y 2°) lokal kemumian 95,52 % (basil pemumianpasir senotime P. Bangka) yang telah terbukti dapatdigunakan untuk membuat senyawa superkonduktorYB~~07.x [4] juga dapat untuk membuat kawat super-konduktor dengan rapat arus ratusan Ncm2 .

METODA(.)

~I~

Dalam penelitian ini senyawa superkonduktorYB~CU)07.X dibuat dari reaksi padat senyawa Y 2°)lokal kemumian 95,52 % (hasil pemurnian dari pasirsenotime P. Bangka) dengan BaCO) dan CuO kemurnianmasing-rnasing 99,9 % .Reaksi padat berlangsungselama kalsinasi 18 jam pada suhu 900 °C daD sinteringdengan pengaliran oksigen pada suhu 800 °C selama 12

jmL

s. mil t\" c"jl:;1 ~::II ~ !l :M

WEjdu,j5n

Gambar 2. Perlakuan sintering kawat YBCO

Pengukuran Temperatur Kritis Kawat

Karena kelemahan bahan keramik senyawa~Cu)O7-X adalah rapuh, tleksibilitas rendah dan sulitdibentuk, sehingga untuk dapat dibuat daIam bentukkawat perlu suatu penelitian yang bisa diaplikasikan keindustri. Metode pembuatan kawat superkonduktorkeramik yang paling sederhana dan dapat dilakukanadalah dengan metode isian (PIT) [5], sehingga daIampenelitian ini untuk membuat kawat yang bersifatsuperkonduktif dilakukan dengan metode isian PIT(Gambar 1.), isian berupa bubuk superkonduktorYB~Cu)O7.X murni dan isian berupa komposit (A~O 10% dicampur ~~O7-X).

~ ~r-'~A9pa1'~r

.-.d-' 1- '!lid.

~ ~'" D~wiII9 Rdli "9IV~-

Sistim peralatan yang digunakan pada penen-tuan Tc kawat pada dasarnya sarna dengan padapelet,dengan menggunakan Sistem Probe Empat Titik. Alatini terdiri atas empat buah elektroda yang terletak sejajardan segaris. Jarak antar probe yang satu dengan yanglain disesuaikan dengan ukuran sampel. Sepasangelektroda dihubungkan dengan voltmeter sedangkansepasang yang lain dihubungkan dengan sumber aros.Sistem peralatan terdiri dari tabung Cryostat tempat ni-trogen cair, sistem vakum, pengontrol suhu (termo-kopel), pemegang sarnpel dan pemanas. Sumber Tega-ngan, Sumber Ams, Voltmeter [2,6].

Penentuan Rapat Arus Kritis

Setelah temperatur kritis bahan diketahui makapengukuran dilanjutkan untuk mengetahui arus kritisbahan pada temperatur kritis. Jika temperatur kritis lebihbesar dari temperatur nitrogen cair atau temperatumyaturun menjadi lebih kecil daTi temperatur kritis kondisiini dapat dikontrol dengan menggunakan pemanas.Sebaliknya, kenaikkan suhu dapat dikontrol denganpengaliran nitrogen cairo Tahapan penentuan arus kritisini pada umumnya sarna dengan pada penentuantemperatur kritis. Perbedaannya di sini adalah suplai arusdivariasi untuk mendapatkan data perubahan tegangan.Penentuan rapat arus kritis dilakukan dengan caramengamati perubahan tegangan yang terjadi akibatvariasi arus yang diberikan pada temperatur kritis bahan.Jika dengan pengubahan besar arus terapan menga-

0...>...,.

3Iy~ wallq

Gambar Diagram pembuatan kawat dengan tarapengisian

Jenis kawat yang dibuat dengan cara ini adalahkawat pendek yang sudah bisa digunakan untukpembuatan slug voltmeter, panjang 40 cm, diameter 3,1mm, sepanjang kawat bersifat superkonduktif padasuhu nitrogen cairo

Bahan pipa yang diisi superkonduktor YB~-

Agus Baskoro dkk. 181

Page 3: LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1998-1-180.pdf · lain disesuaikan dengan ukuran sampel. Sepasang elektroda dihubungkan

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi III"Yerpong, 20 -21 Oktoher 1998 ISSN1410-2897

kibatkan munculnya tegangan maka di sekitar titiktersebut terdapat harga maksimum dari arus kritis {2,6].

Tabel2

BASIL DAN PEMBABASAN

Pembuatan kawat superkonduktor menggunakanmetode pengisian mumi daD pengisian komposit adalahmerupakan metode yang paling sederhana daD palingbanyak digunakan dalam proses pembuatan kawatsuperkonduktor. Untuk tujuan ini diperlukan alatpengero/ yang dapat disesuaikan dengan kebutuhankhususnya dalam hal kemampuannya mengero/ tanpamerusak tabung silindris (dalam hal ini Ag) dan dapatmenghasilkan kawat dengan densitas isian yang mampumenyamai densitas bahan dalam bentuk pe/et daDmerata sehingga dengan demikian diharapkan kawatyang dibuat mempunyai superkonduktivitas yang baiktidak berbeda dengan yang ditunjukkan bahan berupa

pe/et.

Gambar 3. Foto kawat keramik YBa.Cu,O,.. yang dibuatdengan metode pengisian murni (a) daD

komposit (b) dengan panjang 24,2 Cm. diam-eter dalam 0,25 cm daD diameter loaf 0,35cm

Tabel 2. Temperatur kritis daD rapat arus kritis pelletdan kawat senyawa keramik superkonduktor.

YBa2CU307-X

100%90% YBa2CU301-x

Ao.O 10%KeteranganAlat pengerol yang digunakan. memiliki roda gigi

Tabel I. Bahan yang dibutuhkan serta spesifikasi kawatyang herhasil dibuat

1

Pellet I Kawat I Pel(et_l KawatTemperalur Kritis (K)Rapal Arus Kritis(A/cm2)

87305

86239

88292

87247

Hasil Penentuan Rapat Ams KritisKawaI

I TabungKeterangan perak

KompositAQ20 10%clan YB~CUaO7'

90%

Pengisian MurniYB~Cu307.x 100%

Pengukuran rapat arus kritis kawat super-konduktor dilakukan dengan cara mengamati karakter V-I (perubahan nilai tegangan terhadap variasi arus yang

mengalir sepanjang kawat), nilai hambatan kawat akantidak menjadi nollagi pada saat arus listrik yang mengalirbesamya melampaui harga rapat arus kritisnya Sehingganilai rapat arus kritis ditentukan dari nilai arus pada saatharga tegangan berubah naik dari harga nolnya dibagidengan nilai luas penampang kawat (0,049 cm2).Hubungan antara perubahan arus terhadap pembahantegangan dari kawat yang dibuat dengan metodepengisian murni daD komposit jika disajikan dalambentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4. Hasil ini

W(gram)

L(cm)

Di(cm)

D,(cm)A. (cm2)

V, (cm3)

p (gr/cm3)

5,

24,

0,

0,.

0,1

1,

4,

6,30724,20

0,250,35

0,049

1,188

5,309

20,000

0,390

0,500

0,119

2,389

penekan sebanyak 3 buah, roda gigi pemutar 7 buah daDroda penekan 1 buah. Di samping itu terdapat poros rotsebanyak 2 buah menggunakan bahan pipa pejal daribaja, ukuran poros rot adalah panjang 22,5 cm dan di-ameter 8,5 cm. Celah antar rol maksimum 3 cm, aIur rotdibuat berdiameter 9,8,7,6,5,4,3.5 daD 3 mm. Bahanyang dibutuhkan daD spesifikasi kawat yang berhasildibuat dalam penelitian ini disajikan pacta Tabel 1.dengan Do' Di, L, P dan ~ serta Vi berturut-turut adaIahdiameter dalam, diameter loaf, panjang, densitas dan luastampang lintang dan volume bagian dalam (isian) kawat.

Setelah pengerotan, terlihat bahwa terjadipenyusutan volume sebesar 2,011 kali dibandingdengan volume sebelumnya untuk masing-masing kawat.Dengan basil ini jika dibandingkan dengan bahan peletyang penyusutan volumenya mencapai 2,5 kali terdapatpemedaan densitas antara kawat daD pelet masing-masing 19.12% (YBa2Cu3O7-X) daD 13,12 % (untukkompositnya). Foto dari kawat senyawa keramikYBa2Cu3O7-X yang telah berhasil dibuat ditunjukkanpacta Gambar 3. Data selengkapnya disajikan pacta

Agus Baskoro dkk.182

351

200

250350049

188

504

Page 4: LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1998-1-180.pdf · lain disesuaikan dengan ukuran sampel. Sepasang elektroda dihubungkan

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi /IISerpong, 20- 21 Oktober 1998 ISSN 1410-2897

- ~)+Ao .,.OM

."0'

O~

.~~- -K-; -K ...'0'

~ 1

I~

dihasilkan ternyata memiliki temperatur kritis dan rapatantS kritis yang lebih tinggi. Berbeda dengan ketikamasih berbentuk pelet, rapat antS YBCO murni lebihtinggi dari rapat arus kompositnya.

Hal ini disebabkan terjadinya penunman kualitasbahan secara fisik, yang dapat dilihat dari adanyapenurnnan densitas (Tabel 1.) bahan superkonduktor(senyawa keramik YB~CuJO7.' baik mumi maupunkomposit) setelah dilakukan penge-rol-an. Namundengan penurunan densitas ini, basil pengukuranmenunjukkan basil yang cukup memuaskan di manaperbedaan karakter superkonduktivitas (T dan J ) tidakjauh berbeda. Hal ini disebabkan karena s"etelah °penge-rol-an dilanjutkan dengan proses sintering yangdilakukan secara bertahap, sehingga mampu mencip-takan kontak permukaan antar butir senyawa keramiktersebut (dan antar atom logamnya; untuk komposit)dengan kualitas yang cukup baik, sebagai konsekuensilangsung dari proses pemanasan bertahap daD pendi-nginan yang dilakukan secara perlahan-lahan (anneal-ing) sehingga makin memperkuat kontak tersebut.Peningkatan harga rapat arus kritis kawat dari bahankomposit Ag- YBa2CuJO7.. terhadap bahan mumiYBa2CuJO7.. kemungkinan disebabkan oleh semakinbaiknya kualitas kontak antar butir senyawa kerarnikYB~~O7.. superkonduktor dan terisinya rongga antarbutir oleh butiran logam Ag sehingga memperkecilporositas. Dengan kualitas kontak antar butir (inter graincoupling) yang baik akan mempermudah mengalimyaarus sehingga meningkatkan rapat arus kritis (Jo)[5].

Berdasarkan dasar teori daD dari superkonduk-tivitas yang ditunjukkan bahan, khususnya jika dilihatdari temperatur kritisnya (To) dapat juga disimpulkanbahwa senyawa keramik YB~CuJO7-' yang dibuat daribahan Y lokal mampu membentuk struktur kristalorthorombik (5] (fasa orthorombik yang bersifat super-konduktor dari senyawa keramik YB~~O7-" umumnyaorang menulis sebagai YB~~O7.') memiliki tempraturkritis 77 K sampai 94 K). Dari temperatur kritis yangdiperoleh, secara grafik dapat ditentukan rumus kimia(yang paling mungkin) dari senyawa keramik yangterbentuk baik untuk bentuk pelet maupun setelahdibuat kawat (mumi daD komposit) mengacu pada(Cryot dan Pavuna, 1992) (1]. Jika temperatur kritis yanf;diperoleh dari basil pengukuran diplotkan padakurvatersebut maka akan diperoleh harga x (Gambar 6.).Dengan menggunakan cara penulisan senyawa sistemYBCO yang yang seharusnya yaitu YBa2CuJO7-., makarumus kimia senyawa keramik yang terbentuk ber-dasarkan penentuan harga x adalah seperti disajikanpada Tabel 3.. Harga x ini diperoleh dengan melakukanperbesaran titik potong antara temperatur kritis dengankurva sebesar 30 kali ukuran semula (3000 %)menggunakan fasilitas yang tersedia pada Corel Draw7.0[2], kemudian dari titik ini ditarik garis lurus sampaimemotong gumbo x, sehingga diperoleh pasanganhubungan harga x dan To dari masing-masingjenis pelet

.' ~.,. 1«1 ". ,.. "5 ,... m ,.. ". 300 .,.-.K

Gambar 5. Pengaruh suhu terhadap hambatan

diperoleh dari pengukuran yang dilakukan pada suhunitrogen cairo

Sebagai langkah awal dalam pembuatan kawatsuperkonduktor dilakukan dengan metode isian (PIT),melalui pengisian murni dan pengisian komposit. Dalambentuk pelet karakter superkonduktor (Tc dan Jc) diujidengan alat uji kemagnetan AC suceptibilitas [7]. Dalambentuk kawat untuk menguji homogenitas karakter Tcdan Jc digunakan alat uji resistivitas 4 point probe, halini dikarenakan dimensi kawat secara utuh tidak moatdalam wadah pengujian AC suceptibilitas. Hasilpengujian karakter Jc dan Tc untuk YBCO lokal (murni)dan komposit YBCO lokal + A~O pada label 2, sebagai

langkah awal pembuatan kawat yang diambil sudahcukup berhasil menunjukkan karakter superkon-duktivitasnya. Hasil pembuatan kawat dalam tahap awaltersebut adalah basil yang belum optimum, karaktersuperkonduktivitas tersebut masih bisa ditingkatkan,sehingga masih diperlukan riset lanjutan untukmeningkatkan kualitas kawat superkonduktor, denganmelihat beberapa parameter yang berpengaruh, sepertisintesa YBCO yang digunakan, grain size YBCO isian,perlakuan panas melting [8], peningkatan densitaskawat dengan cold roling dan penggilasan pipih, danmencoba pembuatan dengan cara lain (thin film coat-ing dengan metode ion sputering).

Dari analisis data yang telah dilakukan dapatdilihat bahwa pembuatan kawat dengan metode pengi-sian. baik pengisian murni maupun pengisian kompositmenunjukkan terjadinya penurunan kualitas super-konduktivitas bahan khususnya temperatur kritis danrapat arus kritisnya. Untuk pembuatan dengan metodepengisian murni, temperatur kritis mengaiami penwunandari 87 K (pelet) menjadi 86 K (kawat), sedangkan untukpengisian komposit terjadi penurunan temperatur kritisdari 88 K (pelet) menjadi 87 K (kawat). Kedua haltersebut disebabkan oleh beberapa faktor teknis(kepadatan kawat yang masih rendah) dan perlakuanpanas yang belum optimum. Demikian juga halnyadengan rapat arus kritisnya. Untuk kedua metodepembuatan itu sendiri jika dibandingkan, basil penelitiansementara metode pengisian komposit memberikan basilyang lebih baik karena dengan metode ini kawat yang

183Agus Baskoro dkk.

ISSN 1410-2897~-- -~-

Serpong, 20- 21 Oktober 1998

Page 5: LANGKAH AWAL PEMBUATAN KAWAT SUPERKONDUKTOR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1998-1-180.pdf · lain disesuaikan dengan ukuran sampel. Sepasang elektroda dihubungkan

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi III,\'erpong, 20- 21 Oktober 1998 ISSN1410-2897

Tabel 3. Senyawa sistem YBCO yang paling mungkinterbentuk pada pembuatan pellet dan kawat.

Jenis Bahan

Pellet Mumi

tersebut diperkecil. sehingga dengan demikian akantersedia oksigen yang cukup, dan waktu yang memadaibagi oksigen untuk berdifusi daD mengisi kekosonganoksigen yang ada serta memulihkan rantai Cu-o yangputus sehingga terbentuk suatu struktur kristal yang

berkesinambungan (utuh){2].Di Indonesia saat ini penelitian yang berhu-

bungan dengan pembuatan kawat superkonduktorsedang dikembangkan, basil dari penelitian ini dapat

dibandingkan dengan penelitian yang berhubungandengan pembuatan bahan superkonduktor yang telahdilakukan khususnya untuk komposit senyawa YBCO-123 (bahan Y impor) dengan Ag, yang pengujiannyadalam bentuk pelet. Hasil yang diperoleh dari penelitianini masih lebih baik (292 Alcm2 untuk pelet kompositdaD 305 Alcm2 untuk pelet murni) jika dibandingkandengan yang dilakukan oleh Suasmoro dkk. (1994)[9]diperoleh harga rapat ams Jo maks = II Alcm2, Anungdkk. (1994){10] di mana diperoleh Jo maks = 100 Alcm2,

Yustinus dkko (1994)[11] yang memperoleh harga Jomaks = 97,1 Alcm2. Jika dibandingkan dengan penelitian

yang dilakukan oleh Krauth, H. 1990 [12] , di manamereka memperoleh harga J 0 maks = 194 Alcm2, basil

yang diperoleh ini masih lebih tinggi (Yustinus dkk.,1994). Untuk kawat, dibandingkan dengan penelitianpembua-tan kawat superkonduktor yang dilakukanFernndo dkko, (1989){5] di mana diperoleh harga Jo maks= 400 Alcm2, basil ini masih lebih rendah kualitasnya

(untuk kawat komposit diperoleh harga Jo maks = 247

Alcm2 sedang-kan pengisian mumi diperoleh harga Jomaks = 239 A/cm2). Namunjika mengingat bahwa bahan

Y 2°3 yang digunakan mempakan bahan lokal yangmemang tingkat kemurniannya lebih rendah (90-95,6%)jika dibanding dengan buatan Merck (99,99%) makabasil ini sudah cukup memuaskan.

YBaZCU]O6.85788 0,143Pellet Komposit

Kawat Pengisian Mumi 86 0,155 YBa2CUJO6,845

Kawat Pengisian Komposit 87 0,149 YBa2CU306,SSI

maupun kawat, di mana kemudian harga x inidimasukkan pada rumus senyawa keramik super-konduktor tersebut (YBa2Cu3O7_X).

Oari Tabel 3. terlihat bahwa terjadi penyusutankandungan oksigen di dalam senyawa keramik super-konduktor dalam bentuk kawat terhadap petet (mumi/komposit). Hal ini mungkin disebabkan karena padaproses pembuatan kawat (khususnya sintering) difusioksigen yang terjadi mengalami hambatan karena adanyaperak yang menjadi wadah isian, sehingga difusi oksigenyang terjadi, efektifnya hanya melalui satu sisi (tampanglintang kawat) sehingga proses sintering ini belummampu memulihkan secara sempurna keberadaanoksigen seperti keadaan semula (yaitu seperti pada bentukpetet). Sehingga untuk memperoleh kualitas kawatkeramik superkonduktor yang lebih baik perlu usahauntuk mengatasi masalah-rnasalah di alas.

Untuk mengatasi kekurangan oksigen ke-mungkinan dapat diiakukan dengan cara memberi aIiranoksigen pada saat kalsinasi pada sintesa senyawakeramik YBa2Cu3O7-X atau kompositnya(pada selangtemperatur antara 500 °C sampai 600 °C temperatur dimana oksigen mampu berdifusi baik saat temperaturdinaikkan rnaupun diturunkan) daD saat dilakukan sin-tering kawal volume aliran oksigen diperbesar daD

gradien penurunan temperatur pada selang temperatur

Tc. "K

KESIMPULAN

Pembuatan kawat tahap awal memberikan basilyang cukup baik : Tc:; 86 -87 K daD Jc:; 239 -247A.cm-2. Proses sintering perin disempurnakan untukmeningkatkan Tc sedangkan peningkatan Jc dapatdiupayakan dengan memperkecil ukuran butir daDdengan meningkatkan densitas kawat.

DAFTAR PUSTAKA.

[1].

[2].0,0

YBa2CU30S

[3].

CYROT, M. AND PAVUNA, M., "Introduction toSuperconductivity and High Tc Materials", WorldScientific publication co.Ftc.ltd, (1992), 25OpBUCKEL, W., "Superconductivity Fundamentaland Application" VCR Verlagsgeseelscahft,Weinheim, 1991.BASUKIKT, PRAMUDlTA,A, LAHAGUFONA-LI, HARSOYO, dkk., "Pembuatan CeO2dan Y 2°3Dengan Kadar 95% Dari Pasir Monasit daDSenotim", Yogyakarta, Laporan RUT, 1995.

Gambar 6. Hubungan antara temperatur kritis denganharga x senyawa YBa2Cu3O,-x (murni/komposit) dalam bentuk pelet daD kawat

Agus Baskoro dkk.184