Magnet Unggul dari Dua Materi

Sumber gambar : http://www.thomasnet.com

Warna-warni suvenir menempel di dinding kulkas. Namun, jika hiasan tersebut diberi beban, magnetnya lepas dan jatuh. Perdamean Sebayang dan rekan-rekannya di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) dan Badan Tenaga Nuklir Nasional (Batan) berpikir keras menciptakan magnet yang kuat, tidak gampang lepas, serta tahan karat dan api. Apalagi kebutuhan magnet sangat besar untuk teknologi berbagai peralatan, seperti telepon seluler, elektronik, kendaraan bermotor, hingga pembangkit listrik.

“Bagaimana caranya Indonesia dapat menghasilkan magnet yang kuat ?”, kata profesor bidang fisika kepada Tempo di Pusat Penelitian Fisika Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Kamis pekan lalu. Dari perangkat yang ada, terdapat dua jenis magnet yang dipakai luas. Keduanya memiliki performa dan harga yang terpisah jauh serta memiliki kekurangan dan kelebihan. Bahan pertama adalah barium heksaferrit (BaO.6Fe2O3). Pernik rumah tangga, seperti hiasan kulkas, memanfaatkan magnet ini agar menempel. Harga hiasan kulkas ini murah, sehingga dipastikan magnet yang dipakai juga berharga minimal. Satu kilogram barium heksaferrit dijual dengan harga Rp 5.000 hingga Rp. 10.000. Permukaan yang serupa keramik membuatnya tahan terhadap karat. Jika terbakar, kekuatan magnet masih bertahan hingga suhu 700 derajat Celsius. Kelemahan barium heksaferrit adalah daya tarik magnetnya lemah. Kekuatan yang minimal membuat bahan ini tak bisa dipakai untuk peralatan yang yang sedikit lebih canggih ketimbang hiasan. Bahan berikutnya, magnet neodimium ( Nd2Fe14B), memiliki karakteristik yang benar-benar bertolak belakang dengan barium heksaferrit. Harga magnet ini Rp 1 juta per kilogram dan jauh lebih kuat, sehingga dipakai untuk berbagai peralatan canggih, seperti speaker berkualitas tinggi. Sayang, kekuatan magnet neodimium cepat hilang. Dibakar pada suhu 300 derajat Celsius saja sudah membuat elektron-elektron di dalam bahan tersebut menjadi kacau. Tentu saja hal ini membuyarkan sifat kemagnetan bahan.

“Kami berpikir menggabungkan dua jenis magnet ini, sehingga mendapatkan sifat unggulan keduanya”, ujar peneliti dari Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir Batan, Wisnu Ari Adi. Penggabungan dilakukan dengan menggiling bahan magnet dengan menggunakan mesin high energy mill (HEM). Dua bahan magnet dalam bentuk bubuk dimasukkan ke dalam wadah tabung tertutup berisi bola-bola besi. Wadah diputar dalam satu sumbu, sehingga bola teraduk dan menghancurkan tepung. Semakin lama proses pemutaran, semakin halus tepung yang dihasilkan. Mesin HEM dibuat sendiri oleh gabungan kelompok peneliti LIPI dan Batan. Wadah penampung pada percobaan ini berkapasitas 20 gram. “Kalau membeli mesin jadi itu mahal, kami bikin alat sendiri”, ujar Perdamean. Lama penggilingan dan komposisi bubuk divariasikan untuk mendapatkan berbagai pilihan bahan komposit. Durasi penggilingan yang dilakukan dalam penelitian tersebut adalah 10, 20, dan 30 jam. Adapun komposisi bubuk neodimium dan bubuk barium heksaferrit yang diuji coba adalah 20:80 dan 40:60. Dari sini nantinya akan dipilih hasil terbaik. Pengujian campuran terbaik dilakukan dengan menyinari campuran dengan sinar-X atau biasa disebut X-Ray Diffraction Analysis (analisis XRD). Penyinaran menghasilkan cincin-cincin difraksi yang direkam oleh detektor. Lebar cincin difraksi pada sudut penyinaran tertentu menentukan kualitas bahan. Dari analisis bisa disimpulkan bahwa campuran terbaik bisa ditemukan pada pencampuran 20:80 dengan lama penggilingan 30 jam. Pada campuran seperti ini, Perdamean mendapatkan sifat magnet berkekuatan tinggi dan tahan karat sebagaimana yang diinginkan. Namun hasil ini masih bisa ditingkatkan dengan memperpanjang waktu penggilingan dan memperkaya komposisi neodimium. “Hasil terbaik ditemukan pada campuran 40:60. Lama penggilingan bisa ditambah sesuai dengan aplikasi yang diinginkan”, ujar Perdamean. Bahan komposit kemudian dicetak, sehingga berbentuk cincin berdiameter 2 sentimeter dengan ketebalan dinding 5 milimeter. Rencananya magnet ini akan dipasang pada meteran air minum yang dipakai di berbagai perusahaan daerah air minum. Namun cincin komposit belum memiliki kekuatan magnet. Sifat magnet disuntikkan dengan menggunakan alat magnetisasi. Proses ini dilakukan dengan menginduksi magnet pada mesin penghasil medan magnet. Induksi membuat elektron-elektron yang berada di dalam bahan, yang semula tersusun acak, menjadi berbaris dalam arah tertentu. Akumulasi kekuatan elektron berbaris inilah yang menciptakan kekuatan magnet pada bahan. Magnet komposit permanen pun tercipta.

Perdamean mengatakan magnet unggul yang mereka ciptakan menarik minat satu perusahaan di kawasan industri Cikarang. Pembuatan ini akan menyedot tenaga kerja Indonesia. Perkiraan dia menunjukkan kapasitas produksi harian bisa mencapai 500-1.000 cincin. Diameter cincin yang akan dibuat berbeda ketimbang eksperimen, yaitu 1 sentimeter. “Produksi magnet mulai dilakukan tahun ini”, kata dia. Penerapan magnet buatan Perdamean tak berhenti di situ. Dia melanjutkan eksperimen untuk menemukan magnet unggulan lain yang bisa dipakai untuk peralatan berbeda. Dia bercita-cita bisa menciptakan magnet raksasa yang banyak dipakai pada pembangkit tenaga listrik besar. Magnet seperti ini membutuhkan penelitian yang lama. Karena itu, untuk bisa menuju penemuan magnet unggul bertenaga besar lain, penelitian harus dilakukan secara bertahap.Saat ini Perdamean masih mencari bahan magnet unggul yang bisa dipakai untuk menyalakan lampu. Peralatan seperti ini dibuat untuk membantu para nelayan yang selama ini menarik ikan dengan memberikan penerangan di sekitar perahu.

Apa di Balik Magnet ? Magnet merupakan bahan yang menghasilkan medan magnet, sehingga bisa menarik kebanyakan logam. Beberapa magnet menyimpan medan untuk waktu singkat namun magnet permanen memiliki kekuatannya dalam waktu lama. Bagaimana sebuah benda bisa menghasilkan medan magnet? Pertanyaan ini telah menjadi misteri sejak orang Yunani kuno menemukan batu iodestones, yang menarik besi di daerah Magnesia sekitar 600 sebelum Masehi. Masa penjelajahan samudera yang dilakukan oleh pelaut sejak 1.000 tahun lalu juga menggunakan magnet yang ditanam di dalam kompas sebagai petunjuk arah. Namun baru tiga abad terakhir peneliti seperti Hans Cristian Oersted, Andre-Marie Ampere, Carl Friederich Gauss, dan James Clerk Maxwell mengetahui keberadaan medan magnet dan menyusun formula untuk menjelaskan kemunculannya. Penemuan elektron pada akhir abad ke-19 oleh J.J. Thompson berperan penting dalam usaha peneliti menjelaskan keberadaan medan magnet. Dalam fisika partikel, diketahui elektron yang memutari inti atom memiliki putaran tertentu yang menghasilkan momen magnetik. Material magnet memiliki elektron dengan momen magnetik yang bersusun pada arah tertentu. Akumulasi kekuatan elektron inilah yang membuat sebuah bahan memiliki medan magnetik.

Benda bermedan magnet kini sudah bisa diproduksi di laboratorium dan pabrik. Cara pertama adalah dengan mengalirkan arus pada kumparan. Aliran elektron ini membuat kumparan menghasilkan medan magnet. Cara kedua adalah dengan induksi magnet. Prinsip kerja induksi adalah melewatkan bahan pada medan magnet secara berulang-ulang. Karena dibiasakan menerima medan magnet, elektron di dalam bahan menjadi tersusun pada arah momen magnetik yang sama. “Magnet permanen buatan kami dihasilkan dengan induksi”, ujar Perdamean Sebayang, peneliti LIPI. Namun medan magnet tak abadi. Elektron bisa kehilangan keteraturan momen magnetik jika mendapat gangguan dari luar. Gangguan tersebut bisa berupa panas yang tinggi atau terempas benda keras. Magnet barium heksaferrit, misalnya, akan kehilangan medan kekuatan magnet jika dipanaskan hingga suhu 700 derajat Celsius. Bahan magnet permanen, seperti neodimium kehilangan magnet pada suhu lebih rendah, yakni 300 derajat Celsius. (ANTON WILLIAM, http://www.fisika.lipi.go.id/in/?q=node/392114)

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: