Optimasi Fasa Perovskit Barium Titanat untuk Aplikasi Piezoelektrik

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin
Ilustrasi oleh chemical book

Barium titanat (BaTiO3) adalah titanat yang paling banyak dipelajari secara sistematis dan dianggap sebagai prototipe bahan feroelektrik bebas timbal. Titik Curie yang dilaporkan dari barium titanat adalah 120°C. Apabilah di atas suhu ini, maka barium titanat mengkristal menjadi struktur kubik. Jika  di bawah suhu ini, maka barium titanat mengkristal menjadi struktur perovskit tetragonal. Struktur tetragonal dibentuk oleh perpindahan ionik dari ion Ti yang relevan dengan ion oksigen.Pada suhu kamar, polarisasi barium titanat adalah 26 μC cm− 2 dan celah pita adalah 3.2 eV. Telah diamati bahwa feroelektrik barium titanat menghilang dalam partikel yang lebih kecil dari 120 nm. Secara umum, sifat-sifat feroelektrik yang ditentukan oleh konstanta dielektrik meningkat dengan menurunnya ukuran butir, Namundemikian dalam barium titanatsifat-sifatnyaakan mencapai nilai maksimum untuk ukuran butir tertentu dekat dengan skala nanometer dan kemudian menurun.

BaTiO3 adalah oksida feroelektrik pertama kali ditemukan dengan struktur perovskit. Keramik ini memiliki faktor kopling elektromekanis yang relatif tinggi, k33 (~ 0,50), dan konstanta regangan piezoelektrik, d33 (~ 190 pC / N), dan telah sebagian digunakan untuk aplikasi piezoelektrik seperti sonar. Namun, kisaran suhu kerja barium titanat sempit untuk aplikasi piezoelektrik yang sebenarnya karena barium titanat memiliki suhu Curie yang rendah, Tc (= 120–135 ° C). Oleh karenanya perlu dilakukan upaya untuk meningkatkan dan memperluas temperatur kerja dari barium titanat agar barium titanat dapat dioptimalkan penggunaannya sebagai bahan baku (raw material) untuk aplikasi piezoelektrik. Beberapa upaya untuk itu adalah melalui modifikasi ukurun butir barium titanat menjadi ukuran nanometer yang sesuai untuk mencapai sifat-sifat feroelektrik dengan capaian nilai konstanta dielektrik yang memenuhi untuk aplikasi piezoelektrik. Selain itu, nilai suhu Curie barium titanat perlu ditingkatkan agar kinerja barium titanat sebagai piezoelektrik dapat dioptimalkan, yaitu melalui capaian sifat-sifat yang melekat pada barium titanat, seperti struktur perovskitnya.

Preparasi sampel barium titanat-PVA telah dilakukan dan dihasilkan dengan metode solgel dan sintering dalam penelitian ini. Penambahan PVA dengan perlakukan suhu sintering dimaksudkan untuk mengoptimalkan ikatan antara atom titanium dengan atom oksigen dalam bentuk formula kimia barium titanat atau BaTiO3 yang memiliki struktur perovskit tetragonal dengan atom stabil untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan piezoelektrik berbasis keramik. Hasilnya telah memperlihatkan bahwa sifat-sifat dan karakteristik barium titanat sebagai piezoelektrik keramik ditunjukkan melalui ukuran partikel yang mengecil hingga mencapai ukuran nanopartikel, jumlah fraksi volum yang dominan terbentuk atau dengan tingkat kemurnian tinggi barium titanat, dan sifat kelistrikan yang sesuai dengan karakteristik elektromekanis piezoelektrik melalui karakteristik konstanta dielektrik dan kekuatan dielektriknya.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi pustaka pada proses modifikasi pembentukan nanopartikel barium titanat yang sesuai dengan pustaka lainnya yang juga melakukan kajian untuk meningkatkan fasa perovskit barium titanat sebagai salah satu sifat-sifat yang melekat dan harus terpenuhi dari kinerja piezoelektrik.

Penulis:  Jan Ady

Informasi tentang preparasi perovskit nanopartikel barium partikel ini dapat di lihatpada tulisan kami di: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1445/1/012001/pdf ( To cite this article: Jan Ady et al 2020 J. Phys.: Conf. Ser. 1445 012001) dengan judul “The Perovskite Phase Optimize of Barium Titanate Nanoparticles.”

Berita Terkait

Nuri Hermawan

Nuri Hermawan

Leave Reply

Close Menu