## Pembuatan dan karakterisasi magnet komposit berbahan dasar barium ferit dengan pengikat karet alam
(Creating and characterization of composite magnet using barium ferrite with natural rubber as a binding material)

## Rahmawan Wicaksono, Agus Yulianto, dan Sulhadi
Laboratorium Kemagnetan Bahan,
Jurusan Fisika,Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Negeri Semarang, Jalan Raya Sekaran, Gunungpati Semarang 50229, Indonesia dan email:
rahmawanwicaksono@yahoo.co.id

## Abstrak
Telah  berhasil  dilakukan  pembuatan  magnet  komposit  berbahan  dasar  barium  ferit  dengan pengikat karet alam. Barium ferit dan karet alam yang difabrikasi dengan komposisi (1-x) barium ferit + (x) karet alam; 0,2 ≤ x ≤ 0,5. Pencampuran dilakukan pada suhu ruang. Campuran tersebut dicetak dengan tekanan sebesar 3 Ton. Sampel diuji mekanik untuk menentukan kerapatan dan keelastisitasan. Sampel dengan  komposisi  50%  barium  ferit  memiliki  daya  tarik  yang  besar  yaitu  diberi  beban  sampai  1,332  kg, namun memiliki kerapatan yang kecil yaitu 1,79 x 10 -2 (kg/m 3 ). Hal ini disebabkan karena semakin besar bahan  pengikatnya,  maka  kekuatan  mekaniknya  akan  semakin  kuat.  Semakin  banyak  barium  ferit  yang digunakan  maka  nilai  magnet  remanen  akan  semakin  besar.  Komposisi  80%  barium  ferit  memiliki  nilai magnet remanen yang paling baik yaitu 0,79 (kG) dan memiliki nilai koersifitas (Hc) lebih dari 200 Oe. Ini membuktikan bahwa magnet yang dibuat termasuk magnet keras.
Kata kunci: barium ferit, karet alam, uji mekanik, uji magnetik

## Abstract
The  creation  of  magnetic  composite  materials  using  barium  ferrite  with  a  natural  rubber  as  a binding material has been successfully carried out. Barium ferrite and natural rubber was fabricated with composition  (1-x)  +  barium  ferrite  +  (x)  natural  rubber,  0.2 ≤ x ≤ 0.5.  Mixing  was  done  at  room temperature.  The  mix  was  built  with  a  pressure  of  3  tons.  The  samples  were  tested  to  determine  the density  and  mechanical  elasticity.  Samples  with  50%  barium  ferrite  has  great  appeal  that  is  can  stand weight up to 1,332 kg, but has a smaller density is 1.79 x 10 -2 (kg/m 3 ). This Happened because the larger the  binder  material,  the  mechanical  strength  will  be  stronger.  The  more  barium  ferrite  magnets remanence are used then  the value will be greater. The  magnetic  remanence  value with composition of 80% barium ferrite is 0.79 (kG) which is the best value and has a value of  coercitivity (Hc) of more than 200 Oe. This proves that the magnets that were made were hard magnets.
Key Word: barium ferrite, natural rubber, mechanical testing, magnetic testing

## Pendahuluan
Pengolahan  pasir  besi  menjadi  magnet lunak maupun magnet keras saat ini mengalami perkembangan pesat. Bahkan, pengolahan pasir besi  juga  sudah  berkembang  ke  dalam  ukuran nano.  Pasir  besi  diolah  menjadi  ukuran  nano dengan  menggunakan  larutan  asam  klorida  [1]. Serbuk  pasir  besi  yang  berukuran  nano  sangat dibutuhkan dalam perkembangan teknologi saat ini.
Hasil  dari  olahan  pasir  besi  menghasilkan magnet  keras  dan  magnet  lunak.  Salah  satu magnet  keras  yang  biasa  digunakan  dalam industri  adalah  barium  ferit  dan  stronsium  ferit. Barium  ferit  digunakan  dalam  industri  karena mempunyai sifat permanen
setelah
dimagnetisasi  [2].  Selain  itu  barium  ferit mempunyai nilai saturasi yang besar [3]. Barium ferit  telah  dikenal  sebagai  material  magnetik permanen  yang  memiliki  high-performance  [4], secara  teoritis  mempunyai  sifat  koersivitas tinggi,  magnetisasi  saturasi  yang  tinggi  [5], temperature  curie  tinggi,    kestabilan  kimiawi yang baik, dan tahan korosi [6].
Saat  ini  teknologi  sintesis  pasir  besi semakin berkembang [7]. Untuk menindaklanjuti hal tersebut perlu dilakukan inovasi-inovasi baru tentang  pengolahan  hasil  sintesis  pasir  magnet salah satunya dengan membuat magnet komposit. Magnet komposit merupakan campuran  antara  bahan  magnet  dengan  bahan bukan  magnet.  Jumlah  elemen  serbuk  magnet didalam  komposit  akan  sangat  menentukan kekuatan  medan  magnet.  Sedangkan  bahan pengikat  digunakan  untuk  melindungi  dan mengikat  serbuk  magnet.  Bahan  pengikat  akan mempengaruhi  sifat  mekanik  dari  material komposit secara keseluruhan [8].
Proses  pembuatan  magnet  komposit  lebih banyak  dengan  metode  yang  menggunakan pemanasan  dengan  suhu  yang  tinggi  untuk membuat hasil yang bagus [2]. Tetapi, sekarang perlu  adanya  inovasi  supaya  bisa  membuat magnet  yang  memiliki  kualitas  bagus,  tapi dengan  metode  yang  sederhana.  Laboratorium Kemagnetikan  Bahan  UNNES  juga  telah berhasil  memadukan  serbuk  magnet  dengan bahan  pengikat  lain.  Diantaranya,  barium  ferit dengan  campuran  karet  alam  [9],  barium  ferit dengan  campuran  semen  portland  [10],  barium ferit  dengan  kaca  cult  [2],  barium  ferit  dengan resin [8].
Berdasarkan  latar  belakang  diatas,  peneliti mengembangkan sebuah inovasi dengan menggunakan  karet  alam  atau  poliisoprena sebagai  bahan  pengikat,  karena  peneliti  ingin membuat  magnet  yang  mempunyai  sifat  elastis
tapi  dengan  metode  yang  sederhana  dan dengan biaya yang relatif murah.

## Metode Penelitian
Karet  alam  yang  diambil  langsung  dari kebun karet Getas Kecil Kabupaten Kendal yang digunakan  sebagai  bahan  pengikat  ini,  sebelum dibawa  ke  Laboratorium  Kemagnetikan  Bahan Universitas  Negeri  Semarang  terlebih  dahulu diberi penambahan amoniak. Pemberian amoniak  ini  dilakukan  di  kebun  bertujuan  untuk mencegah  terjadinya  penggumpalan  secara cepat.  Perbandingan  penambahannya  adalah setiap 100 gr karet alam diberi 1 gr amoniak.
Pembuatan  serbuk  barium  ferit  menjadi partikel  yang  lebih  kecil  dengan  cara  dimiling menggunkan  ball  milling  selama  12  jam  serta dilanjutkan  dengan  menyaringnya  ke  dalam penyaring  tipe  T200.  Setelah  barium  ferit  lolos saring, barium ferit ditimbang dengan komposisi atau perbandingan tertentu.
Karet  alam  yang  diambil  dari  kebun  karet, yang sudah diberi amoniak, selanjutnya ditimbang  menggunakan  timbangan  digital. Penimbangan  karet  alam  ini  dilakukan  di Laboratorium  Kemagnetikan  Bahan  Universitas Negeri Semarang dengan komposisi tertentu.
Barium  ferit  dan  karet  alam  yang  sudah ditimbang  dengan  komposisi  dan  perbandingan tertentu,  selanjutnya  dicampur  dan  diaduk hingga homogen. Pencampuran kedua bahan ini dilakukan pada suhu ruang.
Untuk  menentukan  sifat  mekanik  maupun magnetnya, maka dalam penelitian ini digunakan 7 komposisi yang berbeda yaitu  50% sampai  80%  fraksi  penambahan  barium  ferit serta  dari  50%  sampai  20%  berat  bahan pengikatnya yaitu karet alam.
Setelah  barium  ferit  dan  karet  alam tercampur  secara  homogen,  selanjutnya  bahan tersebut dimasukkan ke dalam cetakan berdiamater  3  cm  yang  selanjutnya  di  pres dengan  tekanan  3  matriks  ton.  Pengepresan  ini dilakukan selama 20 menit tiap sampel.

## Hasil dan Diskusi

## Uji kuat tarik
Pembuatan magnet komposit menggunakan bahan  barium  ferit  dengan  pengikat  karet  alam telah  berhasil  dilakukan.  Komposisi  barium  ferit dan  karet  alam  yang  difabrikasi  adalah  (1-x) barium  ferit  +  (x)  karet  alam  dengan  0,2 ≤ x ≤ 0,5. Pembuatan dilakukan dengan cara mencetak  pada  suhu  ruang.  Hasil  analisis  dari
uji kuat tarik menunjukkan bahwa semakin besar bahan pengikatnya maka tegangan dan regangan  akan  semakin  besar,  demikian  juga dengan nilai konstanta pegasnya. Grafik
hubungan  antara  modulus  young  dengan  fraksi penambahan  barium  ferit,  dapat  dilihat  pada gambar 1 berikut.
Gambar 1. Hubungan antara besar komposisi barium ferit dengan modulus Young.
Menentukan  nilai  modulus young  ini, tergantung  pada  besar  nilai  regangan  dan tegangan. Besar nilai tegangan ditentukan pada besarnya  penambahan  beban  (F  =  mg)  yang dibagi  dengan  Luas  penampang  sampel.  Luas penampang  sampel    (A)  untuk  uji  tegangan  ini mulai  dari  sampel  1  sampai  sampel  7  sebesar 0,273 x 10 -2 m 2 . Besar nilai F untuk uji tegangan ini  tergantung  pada  seberapa  kuat  sampel  itu ditarik  sampai  putus.  Nilai  regangan  diperoleh dari  penambahan  panjang  sampel  tersebut sampai  titik  patah  atau  putus  dibagi  dengan panjang  awal.  Panjang  awal  (L 1 )  dari  semua sampel adalah 2,7 x 10 -2 m.
Nilai  konstanta  pegas  diperoleh  dari besar massa beban (F) yang dibagi dengan penambahan  panjang  dari  semua  sampel.
Massa  beban  yang  digunakan  dalam  setiap sampel  dimulai  dari  100  x  10 -3 kg  sampai  400  x 10 -3 kg.  Dari  data  tersebut  diperoleh  bahwa ketika  massa  100  gr  pada  fraksi  barium  ferit 50%  belum  begitu  terlihat  nilai  penambahan panjangnya. Begitu juga untuk fraksi barium ferit 55%.  Namun  ketika  massa  beban  sebesar  350 gr  dan  400  gr,  untuk  fraksi  barium  ferit  80% sudah putus. Titik patah pada fraksi barium ferit 80% ketika diberi beban sebesar 324 x 10 -3 kg. Besar  konstanta  pegas  dipengaruhi  oleh jumlah fraksi pengikatnya. Nilai konstanta pegas rata-rata pada komposisi fraksi barium ferit 50% adalah  29272.47.  Hasil  pengukuran  konstanta pegas dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Grafik hubungan antara fraksi barium ferit dengan konstanta pegas rata-rata.
y = -25876x + 34045 R² = 0,9928 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 40% 50% 60% 70% 80% 90% M odul us Y oung Fraksi Penambahan Barium Ferit (%) y = -92033x + 72026 -5000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40% 50% 60% 70%
80% 90% N il ai K ons ta nt a P g as Fraksi Penambahan Barium Ferit(%)
Untuk uji kerapatan atau rapat jenis sampel, dilakukan  dengan  mencari  massa  masing- masing sampel dan menghitung volume masing- masing.  Besar  bahan  pengikatnya  akan  sangat mempengaruhi  nilai  kerapatannya.  Karet  alam yang  digunakan  sebagai  bahan  pengikat mempunyai massa jenis kurang dari 1 g/cm 3 . Besar  nilai  kerapatan  berbanding  lurus  dengan besar  fraksi  barium  ferit.  Semakin  besar  fraksi barium  ferit,  maka  nilai  kerapatanya  akan
semakin  besar.  Hal  ini  disebabkan  karena  nilai rapat  jenis  kedua  bahan  tersebut  berbeda.  Nilai rapat  jenis  karet  alam  yaitu  0,9  g/cm 3 sedangkan nilai rapat jenis barium ferit yaitu 5,2 g/cm 3 .  Dari  hasil  penelitian  yang  dilakukan, terlihat  bahwa  semakin  besar  fraksi  barium  ferit yang  ada  pada  magnet  komposit,  maka  nilai kerapatanya  akan  semakin  besar.  Seperti ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3. Grafik hubungan antara fraksi barium ferit dengan rapat jenis.

## Uji magnetik
Analisis  pada  kurva  histeresis  dari  magnet komposit  antara  bahan  barium  ferit  dengan bahan  pengikat  karet  alam  pada  ketujuh
komposisi,  memberikan  parameter-parameter sifat  magnetik,  Dari  kurva  histerisis  tersebut dapat  diperoleh  data  seperti  ditunjukkan  pada tabel 1.
Tabel 1. Sifat magnetik magnet komposit Ba Ferit dengan pengikat karet alam.
No Nama Komposisi Bahan Barium Ferit Br Hc (BH)maks Ρ (kG) (kOe) (MGOe) (g/cm 3 ) 1 Sampel 1 50% 0,55 1.315 0,00 1,97 2 Sampel 2 55% 0,52 1.311 0,06 1,99 3 Sampel 3 60% 0,53 1.084 0,05 2,02 4 Sampel 4 65% 0,5 1.100 0,00 2,06 5 Sampel 5 70% 0.66 1.053 0,09 2,27 6 Sampel 6 75% 0,63 1.081 0,00 2,32 7 Sampel 7 80% 0,79 1.017 0,02 2,25 Tinggi  rendahnya  nilai  induksi  remanen bergantung pada kontribusi magnetik dari setiap elemen pembentuknya. Semakin banyak elemen pembentuknya, semakin besar pula sisa
y = 2,4874x + 0,5258 R² = 0,9892 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 40% 50% 60% 70% 80% 90% R apa t Je ni s (kg /m 3)
Fraksi Barium Ferit (%)
magnet yang ditinggalkan. Jadi semakin banyak nilai  barium  ferit  maka  nilai  Br  akan  semakin besar. Nilai Br ditunjukkan pada daerah kuadran kedua  dari  kurva  histeresis  hasil  pengukuran dengan  permagraph.  Dari  gambar  4.12  dilihat bahwa  rata-rata  nilai  Br  pada  fraksi  komposisi barium  ferit  80%,  75%,  70%,  65%,  60%,  55%, dan  50%  tidak  mengalami  penurunan  yang stabil.  Hal  ini  tidak  sesuai  dengan  hasil  yang telah ada yang dikemukakan dalam [2]. Kejadian ketidakstabilan  nilai  Br  ini  terjadi  karena  tebal sampel  masing-masing  komposisi  tidak  sama dan  ketika  pada  tahap  perapian  sampel,  ada bagian  barium  ferit  yang  terpotong.  Pada  saat pencampuran  dan  pencetakan  ada  serbuk barium  yang  menempel  pada  cetakan,  serta tidak  meratanya  sebaran  serbuk  barium  ferit  di dalam  magnet  komposit  juga  menyebabkan ketidakstabilan  nilai  induksi  remanen  (Br)  dari magnet komposit.
Bahan  magnet  keras  ditandai  dengan  nilai koersivitas  magnet  (Hc)  yang  besar.  Nilai  gaya koersivitas  (Hc)  dari  ketujuh  komponen  magnet komposit diatas lebih dari 1 kOe. Ini membuktikan bahwa ketujuh komponen tersebut bersifat magnet keras.
Harga  produk  energy  maksimum  terlihat berbeda  dari  beberapa  komposisi.  Setelah dilakukan uji permagraph, sampel yang dihasilkan dapat menempel tapi nilai  (BH) maks masih  ada  yang  0,00  MGOe.  Ini  terjadi  karena satuan  yang  dipakai  adalah  MGOe  sedangkan nilai  yang  didapatkan  lebih  kecil  dari  itu. Mungkin  satuan  yang  bisa  membaca  hasilnya adalah orde KGOe.

## Foto permukaan
Magnet komposit yang di hasilkan kemudian dilakukan analisis permukaan untuk mengetahui adanya  keretakan  pada  saat  pembuatan  dan magnetisasi  atau  kurang  homogen  pada  saat pencampuran.  Maka  dari  itu  sampel  difoto menggunakan mikroskop digital dengan pembesaran 2000 kali.

## Gambar 4. Foto Permukaan Sampel
Dari  hasil  analisis  permukaan  dengan pembesaran  sampai  2000  kali,  dari  ketujuh sampel magnet komposit yang didapat
menunjukan tidak ada keretakan pada permukaan. Sedangkan hasil foto yang didapatkan  menunjukan  bahwa,  pencampuran barium  ferit  dan  karet  alam  kurang  homogen. Terlihat  dengan  adanya  bintik  putih  yang menunjukan  bahan  pengikat  karet  alam  masih ada  yang  menggumpal  pada  sisi  tertentu. Pengaruh  bertambahnya  karet  alam  pada magnet  komposit  terlihat  jelas  ketika  di  foto menggunnakan mikroskop digital dengan pembesaran  2000  kali.  Semakin  banyak  bahan pengikat  karet  alam,  maka  semakin  banyak bintik putih yang terlihat.

## Kesimpulan
Pembuatan magnet komposit menggunakan bahan  barium  ferit  dengan  pengikat  karet  alam telah  berhasil  dilakukan.  Komposisi  barium  ferit dan karet alam yang difabrikasi (1-x) barium ferit +  (x)  karet  alam  dengan  0,2 ≤ x ≤ 0,5. Pembuatan  dilakukan  dengan  cara  mencetak pada  suhu  ruang.  Hasil  analisis  sifat  mekanik menunjukkan  bahwa  semakin  besar  bahan pengikatnya maka tegangan dan regangan akan semakin  besar,  demikian  juga  dengan  nilai konstanta  pegasnya.  Namun  hasil  uji  kerapatan atau  rapat  jenis  menunjukkan  bahwa  semakin besar  bahan  pengikatnya  maka  kerapatanya akan semakin kecil.
Hasil  analisis  sifat  magnetik  menunjukkan bahwa  nilai  induksi  remanen  (Br)  terbesar adalah pada fraksi komposisi barium ferit 80% + 20%  karet  alam.  Dari  semua  komposisi  yang dibuat,  nilai  koersivitas  magnet  (Hc)    lebih  dari 200  Oe  (0,2  kOe).  Hal  ini  menunjukkan  bahwa ketujuh  komponen  tersebut  bersifat  magnet keras.  Hasil  analisis  permukaan  menggunakan CCD atau mikroskop digital menunjukkan bahwa komposisi  barium  ferit  65  %  +  35%  karet  alam memiliki  struktur  yang  paling  baik,  karena semakin  sedikit  bintik  putih  yang  berkumpul pada daerah tertentu.

## Pustaka
[1]  Rahman,  T.  2012.  Sintesis  Pewarna Magnetik  Berbahan  Dasar  Besi  Oksida. UNNES: Semarang.
[2]  Alif,  M.I.  2012.  Komposit  Barium  Ferit Dengan Pengikat Kaca Cult. Skripsi.
Semarang: FMIPA Universitas Negeri Semarang.
[3]  Yamauchi,  T.,  Y.  Tsukahara,  T.  Sakata, H.Mori, T.Chikata, S.Katih, & Y.Wada. 2009.
Barium Ferrite Powder
Preparet By Microwave-Indu Ced Hydrothermal Reaction And  Madnet  Ic  Property.  Journal  Of Magnetism And Magnetic Material :
Elsevier. [4]  Johan,  A.  2010.  Analisis  Bahan  Magnet Nanokristalin Barium Heksaferit (BaO6Fe2O3)  dengan  Menggunakan  High- Energy  Milling.  Jurnal  Penelitian  Sains  14 (1).  Sumatera  Selatan  :  FMIPA  Universitas Sriwijaya.
[5] Montazeri, A. 2009. Synthesis of nanocrystalline barium Ferrite in Ethanol/Water Media. Journal Material Science Technology vol. 25 no. 4 : 465-469.
[6]  Rinata,  A.,  Widyastuti  &  H.  Purwaningsih. 2011.  Pengaruh  Presentasi  Berat  Barium Heksaferrite  (Bao.6Fe 2 O 3 )  dan  Ketebalan Lapisan  Terhadap  Reflection  Loss  pada Komposit  Radar  Absorbent  Material  (RAM). Jurnal  Teknik  material  dan  Metalurgi  Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya 1-7.
[7]  Ghandoor.    2012.  Synthesis  &  Some Physical  Properties  of  Magnetite  (Fe3O4) Nanoparticles. Int. J. Electrochem.  Sci., Vol.
7, 2012. International Journal of
ELECTROCHEMICAL  SCIENCE.  Egypt.
[8] Muklisin, I. 2013. Pembuatan Dan
Karakterisasi Magnet Komposit Ferit Dengan  Bahan  Pengikat  Resin.  UNNES  : Semarang.
[9]  Habibi,  T.  2006.  Pembuatan  Magnet Komposit  Berbasis  Karet  Alam  dan  Serbuk Magnet  Barium  Ferrite.  Skripsi.  Semarang: FMIPA Universitas Negeri Semarang.
[10]Jatiutoro, P. 2006. Pembuatan dan
Karakterisasi  Magnet  Komposit  dari  Bahan Magnet  Barium  Heksaferit  dengan  Bahan Pengikat Semen Portland. Skripsi.
Semarang  :  FMIPA  Universitas  Negeri Semarang.