Perpustakaan Digital ITB

Kebutuhan pasar refraktori di dunia mencapai USD 34,33 miliar pada tahun 2024 dan diperkirakan akan mencapai sekitar USD 53,80 miliar pada tahun 2034, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 4,60% dari tahun 2025 hingga 2034. Dalam menyuplai kebutuhan refraktori, salah satu hal yang perlu diperhatikan adalah pembuatan refraktori. Beberapa poin yang perlu diperhatikan dalam membuat refraktori adalah harus mempunyai stabilitas volume yang tinggi, memiliki koefisien muai termal yang rendah, dan mempunyai kemampuan untuk menahan panas yang tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh sistem kristal senyawa Al2O3 (alumina) dan SiO2 (silika) terhadap sifat elastisitas dan termal, serta mempelajari pengaruh komposisi Al pada senyawa Al2SiO5 (aluminosilikat) terhadap sifat elastisitas dan termal. Struktur Al2O3 dan SiO2 dengan berbagai sistem kristal (trigonal, ortorombik, kubik, tetragonal, dan monoklinik) diuji melalui metode Molecular Dynamic (MD) untuk menentukan parameter kisi dan first-principle untuk menentukan sifat elastisitas dan sifat termal. Struktur Al2SiO5 dengan variasi komposisi Al (20,83% dan 33,33% atom) diuji melalui metode first-principle untuk mengetahui sifat elastisitas dan sifat termal. Pada MD, hasil simulasi terkait parameter kisi dan energi minimum dibandingkan dengan referensi, sedangkan pada first-principle, parameter kisi setimbang disimulasikan kembali untuk mendapatkan sifat elastisitas dan termal. Lalu, simulasi terkait charge density difference juga dilakukan agar bisa mengecek jenis ikatan dan distribusi elektron. Hasil simulasi menampilkan data parameter kisi setiap sistem kristal senyawa Al2O3 dan SiO2 yang berdekatan dengan referensi. Energi minimum terkecil dimiliki SiO2 dengan sistem kristal trigonal (-6,697 eV/atom). Modulus elastisitas terbesar dimiliki oleh Al2O3 dengan sistem kristal kubik (329 GPa). Hardness terbesar dimiliki oleh SiO2 dengan sistem kristal trigonal (41,6 GPa). Temperatur Debye pada SiO2 cenderung stabil dan lebih besar daripada Al2O3, terutama pada sistem kristal trigonal, namun sistem kristal tersebut memiliki kapasitas panas paling kecil dalam simulasi. Penurunan komposisi Al pada senyawa aluminosilikat (Al2SiO5) membuat modulus elastisitas mengecil tapi tak signifikan (dari 183 menjadi 170 GPa), menaikkan kegetasan dan hardness (dari 12,8 menjadi 24,98 GPa), menaikkan temperatur Debye yang berimbas pada penurunan kapasitas panas, serta cenderung menggunakan ikatan kovalen.