PENGARUH LAJU ALIRAN PARTIKEL ALUMINIUM TERHADAP PEMBENTUKAN NANOPARTIKEL ALUMINA DENGAN METODE DC THERMAL PLASMA

Abstract

Nanoteknologi saat ini telah memainkan peranan yang sangat penting dalam pengembangan produk-produk pertanian, kesehatan dan elektronik. Khususnya dibidang pertanian, nanoteknologi memiliki kemampuan untuk bekerja hingga tingkat atomik untuk menciptakan sifat struktur yang lebih luas, sangat fundamental dan menguntungkan. Teknologi thermal plasma semakin banyak digunakan dalam aplikasi pengolahan bahan. Selain menjadi sumber suhu yang sangat tinggi mencapai 14.727oC, juga merupakan media mudah untuk mewujudkan banyak reaksi penting dalam industri metalurgi dan kimia. Banyak digunakan dalam mengembangkan pelapisan permukaan, untuk sintesis keramik (metal oksida), produksi bahan nanokristalin dan untuk pengembangan metalurgi dan mineral dalam menghasilkan nilai tambah. Aluminium oksida (alumina) saat ini merupakan salah satu keramik oksida yang paling bermanfaat dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti katalis, sensor, semikonduktor, ilmu kedokteran, kapasitor, baterai, dan bahan dasar insektisida. Pembuatan reaktor DC thermal plasma dan penelitian dilakukan di Laboratorium Teknologi Terapan, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Jember, waktu penelitian dari bulan September 2015 sampai dengan bulan Februari 2016. Uji SEM dan XRD di lakukan di Fakultas MIPA Fisika Universitas Negeri Malang. Pengujian SEM untuk mengetahui morfologi bentuk dan ukuran nanopartikel alumina, pengujian XRD untuk mengetahui terbentuknya kristal pada nanopartikel alumina. Material Aluminium yang di gunakan untuk pembuatan nanomaterial Alumina ini berupa serbuk halus aluminium ukuran mesh 170 (88 mikron). Pembuatan nanopartikel menggunakan metode DC thermal plasma dengan mengalirkan serbuk Aluminium melalui selang tekanan udara pada torch. Variasi laju aliran serbuk pada selang tekanan udara yang terukur dengan flow meter diambil variasi tekanan 10, 12,5 dan 15 SCFH (Standart Cubic Feet Per Hour). Lama serbuk mengalir selama proses yaitu 1 menit, dengan ampere mesin plasma di atur 20 ampere, setiap variasi tekanan udara oksigen. Pada variasi laju tekanan udara oksigen 10 SCFH, dengan berat awal 29,03 gram dan disimpan di bak penampung menuju selang udara oksigen, dengan tekanan oksigen untuk torch di atur tekanan 35 SCFH. Setelah proses selesai, sisa serbuk Aluminium di bak penampung di timbang kembali, hasilnya tersisa 27,87 gram, dengan demikian laju aliran serbuk Aluminium terproses 1,16 gram/menit. Proses untuk variasi tekanan oksigen 12,5 SCFH laju aliran Aluminium sebesar 3,19 gram/menit dan pada laju tekanan 15 SCFH laju aliran serbuk Aluminium sebesar 3,5 gram/menit. Karakterisasi morfologi nanopartikel Alumina menggunakan mesin SEM merk FEI, Inspect S50. Dengan pembesaran 60.000x pada mesin SEM terlihat bentuk nanopartikel Alumina variasi tekanan 10, 12,5 dan 15 SCFH, terlihat semua nanopartikel Alumina berbentuk bulat. Dengan image J hasil foto SEM diolah untuk mencari ukuran rata-rata nanopartikel di setiap variasi tekanan udara. Pada variasi tekanan udara 10 SCFH menghasilkan ukuran rata-rata 32,92 nm, tekanan udara 12,5 SCFH menghasilkan ukuran rata-rata 31,01 nm dan pada tekanan udara 15 SCFH menghasilkan ukuran rata-rata sebesar 21,03 nm. Untuk mengetahui struktur kristal nanopartikel Alumina dilakukan uji dengan menggunakan mesin XRD merk PANalytical, X’Pert Pro. Penentuan struktur kristal dengan teknik sinar-x didasarkan pada hukum Bragg, sudut difraksi sinar-x pada posisi 2 Theta. Hasil pola difraksi Alumina dicari persamaan pictnya dengan jurnal nanopartikel Alumina dan disesuaikan dengan powder diffraction file (PDF) Alumina untuk menentukan bahwa ini merupakan material Alumina.