| dc.description.abstract | Penelitian mengenai fisika bahan merupakan hal yang penting
dilaksanakan terutama apabila dikaitkan dengan desain material baru untuk berbagai
tujuan aplikatif. Sebagai contoh mengetahui titik leleh suatu bahan menjadi penting
apabila dikaitkan dengan studi kekuatan bahan dan desain bahan baru tahan panas.
Metode dinamika molekul merupakan sebuah teknik yang digunakan untuk
mensimulasi pergerakan atom-atom atau molekul dan sistem makroskopis dalam
bentuk simulasi komputer selama periode waktu tertentu berdasarkan hukum fisika
dinamika newton.
Pada penelitian tugas akhir ini dilakukan pemodelan bahan dan
penghitungan titik leleh bahan Fe dan Pb. Gambaran dari penelitian simulasi ini
adalah dapat memodelkan bahan Fe dan Pb hingga dapat digambarkan struktur
Kristal dan titik lelehnya melalui simulasi. Penelitian dasar ini sangat berguna untuk
penelitian lebih lanjut manakala model sembarang kristal bahan diinteraksikan
dengan logam cair untuk mengetahui kekuatannya salah satunya berdasarkan titik
leleh.
Dalam metode ini digunakan beberapa program dinamika molekul antara lain
adalah Program LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel
Simulator) untuk menentukan nilai titik leleh bahan, program Ovito (Open
Visualization Tool) untuk menggambarkan struktur bahan ketika bahan mencapai
nilai titik leleh, dan program ISAACS (Interactive Structure Analisis of Amorphous
and Crystalline System) untuk menggambarkan grafik fungsi distribusi radial (RDF)
yang menganalisa bentuk struktur kristal bahan melalui hubungan jarak antar dua
atom dan koefisien yang menyatakan banyaknya atom pada jarak tersebut .
Simulasi dilakukan untuk mendapatkan data trayektori atom yang dapat
digunakan untuk menentukan nilai titik leleh bahan. Simulasi dilakukan terhadap
beberapa sampel atom yaitu dimulai dari nilai kubus berdimensi 1x1x1 hingga
15x15x15. Melalui analisis grafik ini kemudian ditentukan besarnya nilai titik leleh
pada simulasi atom (10x10x10 sebanyak 2.000 atom) untuk bahan Fe dan simulasi
(10x10x10 sebanyak 4.000 atom) untuk bahan Pb. Hasil simulasi berupa grafik
perubahan wujud bahan. Nilai titik leleh Fe berada pada nilai sebesar (1813,03 ±
70,60o)C. Nilai titik leleh Pb berada pada nilai (842,4° ± 30,85o) C.
Prediksi titik leleh pada suhu tersebut baik Fe dan Pb masih perlu diverifikasi
dengan melihat juga struktur kristal bahan pada suhu tersebut dengan simulasi
menggunakan software Ovito. Dari data hasil visualisasi menggunakan software
Ovito, terdapat informasi yang menunjukan besar nilai jumlah struktur Kristal. Pada
suhu rendah nilai struktur kristal masih besar yang menunjukan bahan berada pada
fase padat. Kemudian struktur kristal berkurang akibat kenaikan suhu. Suhu material
mencapai yang titik leleh dan nilai struktur kristal hampir mendekati nol hal ini
menunjukan bahwa hampir seluruh material telah berubah menjadi cair pada suhu
titik leleh.
Program ISAACS menghasilkan grafik RDF yaitu hubungan antara jarak
antara dua atom dengan fungsi korelasi pada setiap atom yang berada pada jarak
tersebut. Pada suhu awal simulasi 0°C bahan Fe dan Pb berada pada fase padat.
Kurva memiliki banyak nilai 0 pada sumbu horisontal dikarenakan tidak ada korelasi
atom pada jarak tersebut yang menyatakan bahan pada fase padat. Kemungkinan
adanya atom sangat besar ketika fase bahan berada pada fase cairan di titik leleh
karena struktur atom sudah tidak terikat rapi. Hal ini membuktikan bahwa pada suhu
titik leleh bahan Fe dan Pb telah mencair. | en_US |
