Abstract - Analyzing the material composition of iron sand from Cilacap beach and iron sand from Taluk Kuantan beach in Riau. In  this  research,  the  synthesis  of  barium  M-Hexaferrite  is  made from  iron  sand  from  Cilacap  beach  and  iron  sand  from  Taluk Kuantan beach, Riau. In the research method, the test was carried out using composition analysis with FTIR test. The characteristics of  the  test  using  the  FTIR  test  that  the  iron  sand  of  the  Cilacap beach has an Fe content of 86.53% and does not carry out refining. while the iron sand of Taluk Kuantan beach has an Fe content of 82.86%  and  is  not  purified.  Based  on  the  wave  number  value, BAM  doped  with  Cu  has  the  best  wave  number  value  and  the highest  transmittance  value  is around  92%  at  wavelengths  from 1467.03 to 669.56 cm− 1 .
Keyword: Barium Hexaferrite, iron (Fe), sand of Cilacap, sand of Taluk Kuantan

## I. P ENDAHULUAN
PEMANFAATAN dan pengembangan teknologi kapal perang merupakan  bentuk  kepedulian  terhadap  pertahanan  suatu negara dan bangsa. Teknologi kapal saat ini sudah berkembang sangat  cepat,  teknologi  terkini  saat  ini,  kapal  sebagai  sarana pengintai.  Salah  satu  material  dasar  yang  digunakan  sebagai material penyusunnya adalah material Barium M-Hexaferit [1]. Pada  penelitian  ini  BaM  dibuat  dari  pasir  besi  pantai  Cilacap dan  pantai  Taluk  Kuantan  didoping  dengan  ion  Cu  dan menggunakan metode pencampuran dan pengendapan dengan suhu tinggi.
Material Barium M -Heksaferit dengan rumusan stiokiometri kimia  BaFe 12 O 19. Material  Barium  M-Heksaferit  (BaM) termasuk jenis material dengan kandungan magnet permanen dengan sifat anisotropi magnetic yang relatif bernilai tinggi dan mempunyai tingkat kestabilan yang baik [2]. Sehingga material BaM  dapat  diaplikasikan  sebagai  material  penyerap  terhadap gelombang  radar  bagi  teknologi  terkini,  khususnya  dapat digunakan pada teknologi kapal perang. Barium M-Heksaferrit sering  ditulis  dengan  notasi  BaM.  BaM  mempunyai  struktur heksagonal termasuk pada jenis bahan feromagnetik oksida dan bersifat  anisotropis  [3].  Material  BaM  mempunyai  sifat magnetic  dan  elektrik  Pada  pengaplikasiannya  material  BaM banyak digunakan pada microwave dan RF (Radio Frequncy) .
Material  BaM  yang  mengindikasikan  sifat  perekam  magnetik dan  magnet  permanen  banyak  diminati,  hal  ini  juga menyebabkan  banyak  penelitian  dilakukan  untuk  mensintesis maupun melakukan pengujian pada material BaM [4].
Pada  gambar  dibawah  ini  yakni  gambar  1,  menunjukan material  jenis  pasir  besi.  Pasir  besi  merupakan  jenis  material heksagonal ferrite yang  mempunyai  struktur  kristal  yang kompleks.  Material  BaM  berfungsi  untuk  polimer  konduktif dielektrik  dan  magnetik.  BaM  memiliki  struktur  kristal heksagonal  [5].  Semua  jenis  material  dengan  struktur heksagonal  ferrit  mempunyai  struktur  kristal  yang  komplek. Terdapat  beberapa  jenis  pada  struktur  heksagonal  ferrit  yang dapat dikelompokan dalam beberapa jenis yakni, tipe W, M, Y, X,  U  dan  Z.  Tipe  BaM  tersebut  mempunyai  nilai  cell  yang berbeda- beda.
Material  BaM  adalah  salah  satu  material  magnet  permanen dengan  anisotropi  magnetik  yang  tinggi,  dengan  kesetabilan baik, magnetik saturasi, dan merupakan material dengan medan koersivitas  tinggi.  Karena  sifat  anistropinya  tinggi  berkisar pada  range  50-60  Hz.  Sifat  anistropi  material  dapat  direduksi dengan subtitusi dari material Fe 3+ dengan ion divalent (co, Ni, Zn dan lainnya), adanya subsitusi diharapkan dapat menyerap gelombang  radar,  khususnya  bagi  perkembangan  teknologi kapal perang [6]
Ketersedian pasir besi di Indonesia yang merupakan negara kepulauan dan banyak pantai di Indonesia, mengandung pasir besi.  Hal  ini  menyebabkan  endapan  pasir  yang  mengandung partikel  besi  atau  unsur  magnetik,  yang  dapat  ditemukan  di Indonesia  di  sepanjang  pantai.  Pasir  besi  terbentuk  karena adanya  proses  penghancuran  secara  kimiawi.  Penghancuran disebabkan oleh cuaca, air permukaan dan gelombang terhadap batu-batuan  yang  mempunyai  kandungan  mineral  besi  yang bersifat magnetit, ilmenite dan oksida besi yang terkumpul dan terakumulasi  karena  gelombang  laut.  Pasir  besi  biasanya berwarna  abu-abu,  gelap  dan  kehitaman.  Bentuk  pasir  besi berbutir-butir halus, berukuran antara 75- 150 mikron, dengan nilai  densitas  2-5  gr/cm 3 .  Nilai  bobot  isinya  sebesar (Specific Gravity,  SG)  yakni  2,99-4.23  g/cm 3 ,  dengan  nilai  derajat kemagnetan (MD) 6,40 - 27,16%.

## Analisa Komposisi Material Barium M-Heksaferit (BAM) Berbahan Dasar Pasir Besi Pantai Cilacap dan Taluk Kuantan
Dianita Wardani 1* , Dewi Kurniasih 1 , Aditya Maharani 1 , Ratna Budiawati 1
1 Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya, Indonesia
* Email: *dianitawardani@ppns.ac.id

## Gambar. 1. Pasir besi
Pada penelitian ini, menggunkan bahan tembaga (Cu) dengan bentuk  kristal  dan  kemerahan.  Bahan  serbuk  Cu  termasuk kedalam  logam  transisi  golongan  1B.  Berdasarkan  tabel periodik  unsur  kimia,  tembaga  mempunyai  nilai  nomor  atom (NA)  29  dan  mempunyai  berat  atom  (BA)  63,546.  Nilai  titik lebur 1083º C, titik didih 2310ºC, jari jari atom 1,173 Aº dan jari  jari  ion  Cu 2+ 0,71  nm.  Tembaga  keberadaannya  di  alam bebas terdapat dalam bentuk logam bebas. Namun, material Cu lebih  banyak  ditemukan  dalam  persenyawaan/senyawa  padat sebagai  bentuk  mineral.  Unsur  tembaga  mempunyai  nilai densitas yaitu 8,96 g/cm³. Nilai idensitas  Cu tinggi, unsur Cu bisa  menurunkan  porositas  dan  meningkatkan  sifat  magnet. Material  Cu  juga  memiliki  nilai  penghantar  listrik  dan  panas yang baik serta memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi.
II. M ETODE
Gambar. 2. Flowchart penelitian
Pada  penelitian  ini,  pertama-  tama  dimulai  dengan melakukan studi literatur, kemudian dilanjutkan awal persiapan bahan  dan  alat  sintesis  yang  digunakan  pada  penelitian.  Pada penelitian ini dilakukan dengan memberikan variasi doping Cu dan non-dopin g pada saat sintesis material BaM.
Sintesis material Barium M-Heksaferrit dilakukan pembuatan material dan pengujian yang mempuyai perbedaan yaitu: 3.1.3.1 Sintesis Barium M-Heksaferrit non doping Pada kondisi  awal  mempersiapkan  alat  dan  bahan  yang  akan digunakan.  Pencampuran  pasir  besi  ( 𝐹𝑒 2 𝑂 3 ),  BaCO 3 .  Setelah pencampuran selesai, dilakukan proses stirrer dengan ketentuan tertentu. Hasil dari prores stirrer dikeringkan, setelah terbentuk prekursor  BaM  dilakukan  pemanasan  dengan  suhu  1100℃, sehingga  terbentuk  kristalin  BaM.  Kemudian  ulangi  dengan proses  dan  bahan  yang  sama  pada  prosedur  penelitian  diatas dengan ditambahkan unsur material Cu, sebagai bahan doping BaM [7].

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Hasil sintesis Besi
Hasil sintesis pasir besi pada pengujian menggunakan Pasir Besi  Pantai  Cilacap  dan  Pasir  Besi  Taluk  Kuantan.  Pada penelitian proses dilakukan tanpa permunian. Bahan pasir besi tidak  dicampur  dengan  bahan  kimia  yang  lain.  Kandungan komposisi  material  hematit  atau 𝐹𝑒 2 𝑂 3 digunakan  sebagai bahan utama dalam pembuatan material Barium M-Heksaferit. Pada  proses  sintesis  digunakan  metode  kopresipitasi  yaitu terbentuknya  kontaminasi  endapan  oleh  zat  lain  yang  larut dalam  pelarut.  Proses  kopresipitasi  dibutuhkan  bahan  utama yaitu  pasir  besi  (Fe 3 O 4 ).  Proses  sintesis  Barium  M-Heksaferit dalam  pengujian  ini  dilakukan  dua  kali.  Pertama-tama  BaM terdoping  dan non  doping .  BaM  terdoping  dilakukan  dengan metode solid state yaitu metode yang melibatkan temperature tinggi  selama  periode  yang  relatife  lama  untuk  membentuk produk  berupa  padatan.  Proses  metode solid  state sintesis dimulai  dengan  mencampurkan  serbuk  Pasir  Besi  (Fe 2 O 3 ), serbuk  barium  carbonat  (BaCO 3 )  dan  serbuk  Cu  terlihat  pada gambar  3.(a).  Proses  pencampuran  ini  dilakukan  dengan magnetic  stirrer  ditunjukkan  pada  gambar  3.(b).  Setelah dilakukannya stirrer lalu  ditambahkan  alcohol  70%  dengan besar  kecepatan  150  rpm  selama  selang  waktu  2  jam  dengan waktu  henti  30  menit.  Sedangkan  pada  gambar  3.(c).  BaM terdoping  kemudian  dilakukan  proses  kalsinasi  pada temperature  650°C  selama  8  jam  proses  kalsinasi.  Kemudian terbentuk  serbuk  Barium  M-Heksaferit,  kemudian  setelah  itu terbentuk Barium M-Heksaferit dengan doping material Cu.
Gambar. 3. Proses sintesis besi mulai Studi Literatu Sintesis Pasir Fe
Pantai Cilacap Sintesis Pasir Fe Pantai Taluk Sintesis Material BAM dengan pasir besi pantai Cilacap Sintesis Material BAM dengan doping Cu
Analisa Data
dan Pengujian
Kesimpulan
Pengujian (FTIR) kandungan pasir besi

## B. Transformed InfraRed (FTIR) Pasir Besi (Fe).
Pada  pengujian  dilakukan  analisa  menggunakan  alat Fourier  Transformed  InfraRed (FTIR),  bertujuan  untuk mengetahui  ikatan  senyawa  dan  gugus  fungsi  yang  terbentuk pada material pasir besi. Pengujian ini dilakukan menggunakan bahan  utama  yaitu  Pasir  Besi.  Dalam  Pengujian  FTIR menggunakan Pasir Besi Pantai Cilacap dan Pasir Besi Pantai Taluk Kuantan dimana untuk mengetahui kandungan Fe yang tertinggi dari pasir besi tersebut. Gambar 1 menunjukkan hasil dari  pengujian  FTIR  pasir  besi  pantai  cilacap  dan  pasir  besi Taluk Kuantan. Pada hasil transmitansi, gambar 4.(a) dan 4.(b) dan  wavenumbernya  terdeteksi  unsur  Fe  dan  menunjukan kandungan Fe terbaik pada kandungan pasir pantai Cilacap.
Gambar. 4.(a) pasir besi pantai cilacap
Gambar 4. (b) pasir besi pantai kuantan

## C. Analisa pengujian Fourier Transformed InfraRed FTIR
Barium M Heksaferit
Gambar. 5.(a) Hasil pengujian material BaM non-doping
Gambar. 5.(b) Hasil pengujian material BaM doping cu
Pada  Gambar  5.(a)  merupakan  hasil  dari  pengujian  FTIR Barium  M  Heksaferit non  doping .  Apabila  kita  amati  pada gambar,  terbentuk  3  puncak  pada  ikatan  material  BaM  non doping  yaitu  ikatan  C=C  benzoid,  Fe-O  stretching  dan  Ba-O stretching.  Pada  ikatan  senyawa  C=C  benzoid  terbentuk  pada bilangan  gelombang  1424.18  cmˉ¹.  Nilai  resapan  pada  ikatan ini,  menunjukkan  terbentuknya  senyawa aromatic .  Senyawa hidrokarbon yaitu senyawa hidrokarbon dengan ikatan tunggal dan rangkap diantara karbon. Hasil karakteristik pada uji FTIR yang dilakukan, didapatkan resapan pada bilangan gelombang 424.33  cmˉ¹  yang  mengindikasi  terbentuknya  vibrasi  Fe-O stretching.
Terdapatnya ikatan ini, menujukkan  terbentuknya getaran diantara  ion  Fe  dengan  atom  O 2 .  Sedangkan  ikatan  Ba-O stretching yang  terbentuk  pada  bilangan  gelombang  869.08 cmˉ¹  dan  856.11  cmˉ¹.  Hal  ini  dapat  mengindikasikan terbentuknya  interaksi  antara  Ba  dengan  atom  O 2 .  Kemudian dengan terbentuknya ikatan stretching Fe-O dan stretching Ba- O  pada  hasil  pengujian  dengan  posisi  bilangan  atau  nilai gelombang  tersebut,  hal  ini  menunjukkan  bahwa  telah terbentuknya fasa BaM. Apabila kita amati pada gambar 5.(b), gambar 5.(b) merupakan hasil pengujian FTIR material Barium M  Heksaferit  terdoping  material  Cu.  Apabila  kita  amati, terdapat  5  puncak  utama  yang  terbentuk  pada  ikatan  material BaM terdoping yaitu ikatan C=C benzoid, S=O stretching, Ba- O  stretching  dan  C-H  Vibration.  Pada  ikatan  C=C  benzoid dengan  bilangan  gelombang  1467.03  cmˉ¹  dan  1425.00  cmˉ¹. Ikatan  ini  menunjukkan  adanya  senyawa  aromatic.  Senyawa hidrokarbon  dengan  ikatan  tunggal  dan  rangkap  diantara karbon.  Kemudian  ikatan  S=O  stretching  dengan  bilangan gelombang 869.08 cmˉ¹. Lalu terdapat ikatan Ba-O stretching pada bilangan gelombang 868.93 cmˉ¹. Terbentuknya ikatan ini menunjukkan  adanya  interaksi  antara  Ba  dengan  atom  O 2 . Selanjutnya  indikasi  ikatan  yang  terakhir  Fe-O  stretching bilangan gelombang 669.56 cmˉ¹. Ikatan ini menujukkan suatu vibrasi  antara  ion  Fe  dengan  atom  O 2 .  Pengujian  FTIR  pada Barium  M-Heksaferit  terdoping  dan  non  doping  memiliki  2 sumbu yaitu sumbu y disebut hubungan antara transmitansi dan sumbu x merupakan gelombang yang terjadi[10].
Pada  gambar  5.(a)  dengan  pengujian  non  doping  memiliki transmitansi  sekitar  91  %  dengan  panjang  gelombang  dari 1424.18  sampai  424.33  cm−1.  Pada  gambar  5.(b)  dengan pengujian Barium M-Heksaferit terdoping memiliki transmitansi  sekitar  92%  dengan  panjang  gelombang  dari 1467.03  sampai  669.56  cm−1.  Pada  hasil  pengujian  FTIR Barium M-Heksaferit memiliki 2 ikatan gugus fungsi yaitu Ba- O  dan  Fe-O stretching pada umumnya  akan  muncul  bilangan
gelombang dibawah range 1000 cm−1. Terdapat dua tabel yang mempunyai  hasil  yang  dapat  dijadikan  material  BAM  yaitu pada gugus fungsi Ba-O stretching dan Fe-O stretching dengan adanya diantara kedua gugus fungsi yang sudah didapat, dapat memenuhi kestrukturan dari BaM dan dapat mengkonfirmasikan terbentuknya fasa BaM.

## IV. K ESIMPULAN
Pada  penelitian  sintesis  material  BaM  mulai  dari  persiapan hingga  pengujian  dan  dihasilkan  data,  dapat  diambil kesimpulan  bahwa  Pasir  Besi  Pantai  Cilacap  memiliki kandungan Fe 86.53% dan Pasir Besi Taluk Kuantan 82.86%. Hal ini terbukti dalam pengujian FTIR.  Hasil pengujian FTIR dengan dua kali sintesis material BaM, menghasilkan unsur Ba- O  dan  Fe-O  pada  masing  masing  grafik.  Berdasarkan  nilai wavenumber BAM yang terdoping dengan unsur Cu memiliki nilai wavenumber paling  baik  dan  nilai  transmitansi  paling tinggi  sekitar  92%  pada  panjang  gelombang  dari  1467.03 sampai 669.56 cm− 1 .

## U CAPAN TERIMA KASIH
Pada  penelitian  ini  kami  ucapkan  terima  kasih  kepada  unit penelitian  dan  pengabdian  masyarakat  PPNS  yang  telah memberikan dukungan agar terpublishnya paper ini.

## R EFERENSI
[1]  Y. E. Gunanto, M. P. Izaak, S. S. Silaban, and W. A. Adi, “Synthesis and Characterization  of  Barium-Hexaferrite-Based  Nanocomposite  on  X- Band  Microwave,” IOP  Conference  Series:  Materials  Science  and Engineering , vol. 367, no. 1, p. 012040, May 2018, doi: 10.1088/1757- 899X/367/1/012040.
[2]  S. Goel, A. Garg, H. B. Baskey, M. K. Pandey, and S. Tyagi, “Studies on dielectric  and  magnetic  properties  of  barium  hexaferrite  and  bio-waste derived activated carbon composites for X-band microwave absorption,” Journal of Alloys and Compounds , vol. 875, p. 160028, Sep. 2021, doi: 10.1016/J.JALLCOM.2021.160028.
[3]  G.  Tan  and  X.  Chen,  “Structure  and  multiferroic  properties  of  barium hexaferrite  ceramics,” Journal  of  Magnetism  and  Magnetic  Materials , vol. 327, pp. 87–90, Feb. 2013, doi: 10.1016/J.JMMM.2012.09.047.
[4]  S. A. Gudkova et al. , “Synthesis, structure and properties of barium and barium lead hexaferrite,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials , vol. 470, pp. 101–104, Jan. 2019, doi: 10.1016/J.JMMM.2017.11.114.
[5]  “Studi  Penyerapan  Gelombang  Elektromagnetik  Rentang  X-Band Dengan  Menggunakan  Penyerap  PANi  Konduktif  Dan  Barium  M- Heksaferrit  Terdoping  Ion  Zn  (0,3≤X≤0,9)  -  ITS  Repository.” https://repository.its.ac.id/42877/ (accessed Jun. 29, 2022).
[6]  S. Rachmawati, S. Rachmawati, and M. Zainuri, “Pelapisan Single Layer Penyerap  Gelombang  Radar  Dispersi  Barium M-Heksaferit  /  Polianilin pada Rentang X-Band,” Jurnal Sains dan Seni ITS , vol. 5, no. 2, pp. 2337– 3520, Nov. 2016, doi: 10.12962/j23373520.v5i2.18040.
[7]  X. Liu, M. Wang, S. Zhang, and B. Pan, “Application potential of carbon nanotubes  in  water  treatment:  A  review,” Journal  of  Environmental Sciences  (China) ,  vol.  25,  no.  7,  pp.  1263–1280,  Jul.  2013,  doi: 10.1016/S1001-0742(12)60161-2.
[8]  Y.  Li  and  W.  Chu,  “Implementation  of  single  precision  floating  point square  root  on  FPGAs,” IEEE  Symposium  on  FPGAs  for  Custom Computing  Machines,  Proceedings ,  pp.  226–232,  1997,  doi: 10.1109/FPGA.1997.624623.
[9]  A.  Aspi,  M.  Malino,  and  B.  P.  Lapanporo,  “Analisis  Data  Spektrum Spektroskopi  FT-IR  untuk  Menentukan  Tingkat  Oksidasi  Polianilin,” PRISMA FISIKA , vol. 1, no. 2, pp. 92–96, Sep. 2013, doi: 10.26418/PF. V1I2.3066.
[10]  A. Nanhe, G. Gawali, S. Ahire, and K. Sivasankaran, “Implementation of Fixed- and Floating-Point Square Root Using Nonrestoring Algorithm on FPGA,” International Journal of Computer and Electrical Engineering , pp. 533–537, 2013, doi: 10.7763/IJCEE. 2013.V5.767.