Pengaruh Iradiasi-  Terhadap Regangan Kisi dan Konduktivitas Ionik Pada Komposit Padat (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 (P. Purwanto, S. Purnama, D.S. Winatapura dan  Alifian)

## PENGARUH  IRADIASI- γ  TERHADAP REGANGAN KISI DAN KONDUKTIVITAS IONIK PADA  KOMPOSIT PADAT
(LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5
P. Purwanto (1) , S. Purnama (1) , D.S.Winatapura (1) dan  Alfian (1)

## 1. Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN)-BATAN
Kawasan  Puspiptek Serpong, Banten.
Email : patricius@batan.go.id

## ABSTRAK
PENGARUH  IRADIASI- γ  TERHADAP  REGANGAN  KISI  DAN  KONDUKTIVITAS  IONIK PADA  KOMPOSIT  PADAT  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 . Komposit  padat  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 telah dapat dibuat dengan pencampuran antara  LiI dengan Al 2 O 3 .4SiO 2 . Komposit padat di pelet dengan ukuran diameter 1,5 cm dan tekanan 5000 psi. Kemudian komposit padat tersebut dilakukan iradiasi dengan  dosis  100  kGy,  200  kGy,  300  kGy  dan  400  kGy.  Pengukuran  struktur  kristal  dilakukan dengan  teknik  difraksi  sinar-x.  Dari  pola  difraksi  sinar-x  pada  komposit  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5
menunjukkan  bahwa  struktur  yang  terbentuk  adalah  campuran  struktur  LiI  dan  Al 2 O 3 .4SiO 2 . Regangan  kisi  komposit  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 menurun  seiring  dengan  naiknya  dosis  radiasi. Pengukuran  konduktivitas  dilakukan  dengan  alat  LCR  pada  kisaran  frekuensi  0,1  Hz-100  kHz. Konduktivitas komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 menurun seiring dengan naiknya dosis radiasi.
Kata kunci : Elektrolit padat, iradiasi,  difraksi sinar-x , konduktivitas.

## ABSTRACT
EFFECT γ-RAY IRRADIATION  IN THE LATTICE STRAIN AND IONIC CONDUCTIVITY AT SOLID COMPOSITE OF (LiI) 0.5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0.5 . The solid composite (LiI) 0.5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0.5 has been  prepared  by  solid    reaction,  by  mixing    of  LiI  with    Al 2 O 3 .4SiO 2 powders.  The  mixture  was compacted  with  diameter  1.5  cm  and  pressure  5000  psi.    The  solid  composite  was  irradiated  with irradiation dosis  100 kGy, 200 kGy,  300 kGy and 400 kGy.  The measurement of crystal structure was  done  by  x-ray  diffraction.  Result    from  x-ray  diffraction  shows  that  the  structure  of (LiI) 0.5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0.5 was  a  mixture  structure  of      LiI  and    Al 2 O 3 .4SiO 2. The  lattice  strain  of composite (LiI) 0.5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0.5 was decrease with increasing radiation doses. The conductivity of composite  of  (LiI) 0.5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0.5 was  measured  by  LCR  at    frequency  between  0.1  Hz  to  100 kHz. The result show that the conductivities of composite decrease with increasing radiation doses.
Key word : Solid electrolyte, irradiation,   x-ray diffraction, conductivity.

## PENDAHULUAN
Konduksi  ion  didalam  suatu  bahan padat  terjadi  adanya  ketidakteraturan  pada bahan  tersebut.    Adanya  getaran  termal  pada bahan  menyebabkan  ion  memperoleh  energi untuk  melakukan  perpindahan  dari  satu tempat  ke  tempat  lain  di  dalam  suatu  kristal sehingga  terjadi  kekosongan.  Cacat  pada kristal akan menimbulkan suatu  mobilisasi ion yaitu  cacat  Schottky  atau  Frenkel.  Banyaknya cacat  pada  bahan  tergantung  pada  perlakuan panas  dan  radiasi  yang  diberikan  pada  bahan tersebut [1] .
Bahan  superionik  padat adalah  bahan ionik  dengan  konduktivitas  listrik  cukup  baik dibandingkan  dengan  elektrolit  cair.  Bahan  ini dinamakan juga elektrolit padat atau konduktor ion cepat. Bahan superionik padat mempunyai karakteristik    yaitu  memiliki  ikatan  kristal adalah  ikatan  ionik  dan  konduktivitas  listrik sekitar (0,1 - 10 -4 ) ohm -1 cm -1 [1] .
Sebelum  ini  kami  telah  melakukan penelitian tentang konduktivitas elektrolit padat (CuI) x (  -Al 2 O 3 ) 1-x ,  hasilnya    menunjukkan konduktivitas  (4,5-9,7)  10 -5 S/cm    pada frekuensi  (0,1-100)  Hz,  sedangkan  pada frekuensi  (0,2-100)  kHz  adalah  (4-10)  10 -5
S/cm [2] .
Penelitian lain yang telah kami lakukan yaitu tentang pengaruh suhu terhadap konduktivitas elektrolit padat (CuI) 0,5 (  - Al 2 O 3 ) 0,5 ,  dengan  nilai  konduktivitas  1,48  10 -5
S/cm  pada  suhu  ruang  dan  8,23  10 -4 S/cm pada suhu 300 o C [3] .
Pada  penelitian  ini  akan  dilanjutkan pembuatan    suatu  campuran  antara  LiI  dan Al 2 O 3 .4SiO 2 dengan formula (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 , dilakukan perlakuan iradiasi- γ    dengan  variasi  dosis  iradiasi. Komposit  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 merupakan subbagian  dari  penelitian Block  Grand tahun 2009  menggunakan  bahan  lithium-halida  ( LiBr,  LiI  dan  LiCl  )  yang  dapat  menghasilkan konduktivitas  ionik  tinggi  sampai  orde  10 -3
S/cm setelah diiradiasi sinar- γ.
Dengan teknologi iradiasi sinar- γ untuk mengetahui konduktivitas sebelum dan sesudah    radiasi  terhadap  bahan  komponen elektronik  diantarnya  bahan  konduktor  ionik. Penerapan  alat  LCR-meter  dapat  digunakan untuk  mengukur  konduktivitas  bahan  bakar reaktor dan kelongsong sebelum dan sesudah radiasi.  Bahan  komposit  konduktor  ini  suatu saat  dapat  dipakai  sebagai  bahan  bakar reaktor  dengan  mengetahui  sifat  fisis  lebih lanjut.
Hasil  yang  diharapkan  dari  penelitian ini  untuk  mendapatkan  bahan  konduktor  ionik yang  baik  sifat  fisis  setelah  pengaruh  iradiasi sinar- γ.

## PERCOBAAN
Dalam  penelitian  ini  dilakukan    tiga jenis kegiatan sebagai berikut:
1.  Pembuatan  komposit    berbasis  silika (LiI) 0.5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0.5 ,      dengan  campu- ran  serbuk  LiI  dan  Al 2 O 3 .4SiO 2 dibuat pelet dengan tekanan 5000 psi,
dilanjutkan  iradiasi- γ  dengan  dosis  100 kGy, 200 kGy, 300 kGy dan 400 kGy.
2.  Penentuan    struktur  kristal  komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 dengan  difraksi sinar-x. Kondisi percobaan sebagai berikut  :  panjang  gelombang  KάCu  = 1,542 o A,  tegangan  30  kV  dan  dengan arus = 30 mA.
3. Pengukuran konduktivitas komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 hasil  irradiasi dilakukan  dengan  alat  LCR-meter,  pada frekuensi 0,1 Hz sampai 100 kHz .

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1.  Difraksi sinar-x
Pola  difraksi  sinar-x    konduktor  padat LiI, Al 2 O 3 .4SiO 2
dan komposit
(LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 sebelum dilakukan
Pengaruh Iradiasi-  Terhadap Regangan Kisi dan Konduktivitas Ionik Pada Komposit Padat (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5
(P. Purwanto, S. Purnama, D.S. Winatapura dan  Alifian)
a b 0 100 200 300 400 500 20 30 40 50 60 2 q In te ns ita s 0 100 200 300 400 20 30 40 50 60 2 q In te ns ita s
iradiasi- γ  ditunjukkan  pada  Gambar  1  dan  2.
Gambar  3  merupakan  pola  difraksi  sinar-x setelah  di  iradiasi  dengan  dosis  radiasi- γ berturut-turut 100 kGy, 200 kGy, 300 kGy dan 400 kGy.
Pola  difraksi  LiI  dan  Al 2 O 3 .4SiO 2 hasil percobaan  terlihat  pada  Gambar  1  dan  data ditunjukkan  pada  Tabel  1dan  2.  Dari  pola difraksi  pada  Tabel  1  dan  2,  ditunjukkan bahwa LiI dan Al 2 O 3 .4SiO 2 berbentuk kristal.
Tabel 1.Pola difraksi LiI Puncak 2θ Puncak 2θ 1 25,92 7 48,76 2 33,10 8 52,68 3 35,10 9 54,46 4 38,26 10 57,16 5 40,12 11 58,66 6 42,30 Tabel 2.Pola difraksi Al 2 O 3 .4SiO 2 Puncak 2θ Puncak 2θ 1 26,76 3 34,90 2 28,44 4 45,76
Gambar 2, menunjukkan `pola difraksi komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 sebelum diiradiasi- γ.  Sedangkan  Gambar  3,  pola difraksi  setelah  diiradiasi- γ.  Hasil  percobaan sebelum  dan  sesudah  iradiasi- γ  ditunjukkan pada Tabel 3 dan 4.
Dari  Tabel  3  dan  4,  menunjukkan puncak-puncak difraksi pada komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 sebelum  dan  setelah  di iradiasi,  puncak  yang  nampak  adalah  puncak LiI dan Al 2 O 3 .4SiO 2 .
Tabel 3.Pola difraksi (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 sebelum iradiasi- γ. Puncak 2θ keterangan 1 25,61 LiI 2 26,97 Al silika 3 34,80 LiI 4 45,64 Al silika 5 48,50 LiI 6 54,17 LiI
Tabel 4.Pola difraksi (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 sesudah  iradiasi- γ. Puncak 2θ keterangan 1 25,26 LiI 2 26,76 Al silika 3 34,80 LiI 4 45,36 Al silika 5 48,42 LiI Pengaruh  radiasi- γ  pada  komposit
(LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 menurunkan  intensitas difraksi.  Penurunan  intensitas  pada  bahan komposit ini terjadi interaksi yang melemahkan antara  bahan  komposit  dengan  dosis  radiasi. Hal  ini  juga  nampak  pada  konduktivitas  ionik pada bahan komposit  yang menurun. Menurut S.  Chandra,  peningkatan  konduktivitas  ionik terjadi  bila  terjadi  cacat  Shoctky  atau  Frenkel [1].
Gambar 1. Difraksi (a) LiI (b) Al 2 O 3 .4SiO 2
Gambar 2. Difraksi (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 sebelum iradiasi
Gambar 4. Hubungan kurva (  . cos q /  terhadap (sin q /  pada bahan komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5
Gambar  3  dilakukan  analisis  untuk menentukan sudut difraksi dan lebar setengah puncak dari dosis yang berbeda.
Dari Gambar 4, dihitung regangan kisi komposit  padat  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 dengan mempergunakan  persamaan  pada  acuan [4,5] , yaitu:
(  q ) /  =  0,9/D  + (2  q )/ 
(1)
dimana:  adalah  lebar  setengah  puncak difraksi  (FWHM), q adalah  sudut  Bragg,  adalah  panjang  gelombang  sinar-x,  D  adalah ukuran  kristal dan  adalah regangan.
Dengan    dibuat  kurva  antara  (  .cos q /  terhadap  (sin q /  ditunjukkan  pada Gambar 4, dapat dihitung regangan kisi kristal komposit  konduktor  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 5. Regangan kisi kristal komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 Dosis ( kGy ) Regangan (%) 100 9,50 200 8,01 300 1,89 400 1,32 Regangan kisi pada komposit
(LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 menurun seiring dengan naiknya dosis radiasi. Penurunan regangan ini, diikuti dengan penurunan konduktivitas.
Penurunan
konduktivitas
berarti pada komposit  tersebut  gerakan  ion-ion  agak terhambat.

## 2. Konduktivitas ionik
Pengukuran  konduktivitas  komposit
(LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 dengan  variasi  frekuensi antara  0,1  Hz  -  100  kHz  ditunjukkan  pada
Gambar 5. Kurva konduktivitas komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 sebelum  dan  sesudah iradiasi- γ dengan laju dosis 100, 300 dan 400 kGy, ditunjukkan pada Gambar 5.
Selanjutnya untuk menganalisis konduktivitas komposit ionik (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 dengan  menerapkan model  =  o f s yang  dilakukan  oleh  W.K.Lee dkk  [6],  dimana  adalah  konduktivitas  dan  s adalah  faktor eksponent power (  0  <  s  <  1). Persamaan  :  =  o f s diubah  menjadi  bentuk logaritma yaitu :
log  = log  o + s log f               (2)
Dengan  dibuat  kurva  antara  log  terhadap  log  f,  didapat  nilai  konduktivitas  o . Hasil  perhitungan  nilai  konduktivitas  komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 diperlihatkan  pada Tabel 6.
Gambar 5. Konduktivitas komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 setelah iradiasi
Pengaruh Iradiasi-  Terhadap Regangan Kisi dan Konduktivitas Ionik Pada Komposit Padat (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5
(P. Purwanto, S. Purnama, D.S. Winatapura dan  Alifian)

## Tabel 6. Konduktivitas komposit
(LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 setelah iradiasi Dosis ( kGy) Konduktivitas σ o (S/cm) 0 7,65×10 -7 100 7,00×10 -7 200 4,80×10 -7 300 4,88×10 -7 400 3,86×10 -7 Nilai konduktivitas komposit
(LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 tanpa  iradiasi  adalah 7,65  10 -7 S/cm.  Sedangkan  nilai  konduktivitas komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5
setelah iradiasi menurun seiring dengan naiknya dosis iradiasi.  Penurunan  konduktivitas  komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 tidak  terjadi  cacat Frenkel  atau  schotky,  dimana  kedua  jenis cacat  itu  merupakan  cacat  intertisi  atau substitusi yang dapat meningkatkan konduktivitas  ionik  pada  komposit  [1].  Hal  ini juga  ditunjukkan  pada  pola  difraksi  sinar-x pada  komposit  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 tidak nampak perubahan pada struktur, tapi intensitas menurun.
3.  Dosis radiasi terhadap konduktivi- tas    ionik
Dengan  membuat  kurva  antara  dosis radiasi  terhadap    konduktivitas,  diperoleh kemiringan  garis  yang  merupakan  ketahanan komposit  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 terhadap  dosis radiasi.
Gambar 6. Hubungan antara dosis radiasi terhadap konduktivitas pada komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 .
Dari Gambar 6, menunjukkan konduktivitas pada komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 menurun seiring dengan naiknya  dosis  radiasi  gamma.  Penurunan konduktivitas pada komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 dikarenakan adanya cacat  kisi  dan  disertai  penurunan  regangan kisi akibat pengaruh radiasi gamma.
4. Dosis radiasi terhadap regangan konduktor ionik .
Dengan  dibuat  kurva  antara  dosis radiasi  terhadap  regangan,  pada  Gambar  7, menunjukkan  regangan  kisi  kristal  pada komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 menurun seiring dengan naiknya dosis radiasi.
Dari  Gambar  6  dan  7,  dari  hasil analisa terlihat bahwa dosis radiasi tidak dapat meningkatkan konduktivitas komposit tersebut. Dari  pustaka,  diketahui  bahwa  dosis  radiasi dapat  meningkatkan    konduktivitas  pada komposit  (LiCl) x (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 1-x [7].  Perbedaan konduktivitas pada (LiCl) x (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 1-x lebih tinggi  daripada  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 ,  karena pada bahan (LiCl) x (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 1-x dipanaskan dahalu  sampai  suhu  600 o C,  sedangkan  pada komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 tanpa pemanasan.  Dengan  pemanasan  tidak  semua bahan komposit dapat meningkat konduktivitas dan    tergantung  pada  sifat  fisis  bahan komposit.  Menurut   S.  Chandra  dan  L.  Laskar [1] , pemanasan dapat meningkatkan konduktivitas  sampai  suhu  tertentu  dan  turun pada suhu transisi.
0 3 6 9 12 0 100 200 300 400 Dosis ( kGy ) R e g a n g a n ( % )
Gambar 7. Hubungan antara dosis radiasi terhadap regangan kisi pada bahan
komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5

## SIMPULAN
Komposit  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 telah dibuat  dengan  pencampuran  antara  LiI  dan Al 2 O 3 .4SiO 2 .  Struktur  yang  tampak  pada komposit  (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 adalah  LiI dan  Al 2 O 3 .4SiO 2 .        Konduktivitas  komposit (LiI) 0,5 (Al 2 O 3 .4SiO 2 ) 0,5 dan regangan kisi kristal menurun  seiring  dengan  naiknya  dosis  radiasi gamma.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Pada  penelitian  ini    merupakan  sub- bagian  dari block  grand tahun  anggaran  2009 dengan judul penelitian ’’ Peningkatan
Konduktivitas Ionik Padat Komposit LiX ( X = I,
Br  dan  Cl)-Aluminium  Silikat  Dengan  Teknik Iradiasi Gamma “.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  S.  CHANDRA  and  A.  LASKAR, ”
Superionic  Solid  and  Slid  Electrolyte” , principle  and  Applications ,  Academic Press, New York, (1990), 17-28.
2.  P.  PURWANTO,  E.  KARTINI  dan SAFEI  PURNAMA, “  Jurnal  .Sains Materi ”  Ind. 5 (2004),14-18.
3.  P.  PURWANTO,  E.  KARTINI  DAN SAFEI    PURNAMA,  Jurnal  .Sains Materi Ind. 6 , (2004), 40-44.
4.  H.P. KLUG and L.E. ALEXANDER, “X-
Ray Diffraction  Procedures” ,  John
Wiley  &  Son  inc,  London,  (1962), Chapter 9, 642-652.
5.  S. PURNAMA, E. KARTINI, P.PURWANTO,  M.SILALAHI  dan  A.
SITOMPUL, “  Prosiding  Nasional Hamburan Neutron dan  Sinar-x ke- 5 ” , Serpong, (2003) 121-126.
6.  W.K.  LEE,  J.F  LIU  and  A.S  NOWICK, Physc.Rev.Lett. 67 , (1991), 1559-1561 . 7.  S. PURNAMA, P. PURWANTO dan D. S. WINATAPURA, “ Prosiding Seminar Mikroskopi  Elektron ”,    Bali  tgl  3-5
Desember 2009.