Perpustakaan Digital ITB

Zirkonia (ZrO2) merupakan material yang penting karena penggunaannya untuk produk keramik maju. Zirkonia murni memiliki tiga jenis fasa kristal yaitu monoklinik, tetragonal dan kubik di temperatur berbeda. Proses transformasi dari tetragonal ke monoklinik berlangsung cepat dan disertai penambahan volume sebesar 3–5 %, menyebabkan retak ekstensif dalam material. Keadaan ini menghilangkan sifat mekanik dari material selama pendinginan dan tidak bisa digunakan untuk aplikasi mekanik maupun struktural. Yttria-stabillized zirconia (YSZ) adalah material keramik berbahan dasar zirkonia, dimana struktur kristal zirkonia distabilkan pada temperatur kamar oleh penambahan yttrium oksida. Salah satu kegunaan material YSZ adalah sebagai elektrolit padat dalam solid oxide fuel cell (SOFC). Oleh karena penerapan elektrolit pada SOFC berbentuk lapisan tipis maka proses fabrikasi lapisan tipis sangat berpengaruh pada penentuan sifat-sifat dari elektrolit tersebut. Percobaan diawali dengan preparasi serbuk ZrO2 dari ZOC (zirconia oxychloride) dan kalsinasi serbuk 8YSZ dari ZrO2 dan 8 % mol Y2O3. Setelah itu, serbuk 8YSZ difabrikasi dengan metode tape casting untuk mendapatkan lapisan tipis 8YSZ. Kemudian lapisan tipis 8YSZ disinter hingga suhu 1500oC untuk mendapatkan struktur kristal stabil. Serangkaian pengujian dan pengamatan kualitatif dan kuantitatif dilakukan untuk mempelajari proses penyusutan linier, densifikasi, kekerasan, sistem kristal dan mikrostruktur dari hasil lapisan tipis 8YSZ yang terbentuk dari proses sintering yang telah dilakukan. Hasil percobaan tape casting dan sintering menunjukkan bahwa struktur kristal zirkonia dapat distabilkan dengan penambahan yttria yang didominasi oleh fasa kristal kubik berdasarkan hasil analisis XRD. Hasil pengamatan SEM menunjukkan bahwa lapisan tipis memiliki porositas yang cukup banyak. Hasil perhitungan densifikasi rata-rata lapisan tipis sebesar 35,66 % dan hasil pengukuran ketebalan rata-rata adalah sebesar 0,2395 mm. Hasil pengujian kekerasan Vickers dan perhitungan ketangguhan retak masing-masing didapatkan nilai rata-rata sebesar 137,85 HVN dan 7,287 MPa.m1/2. Lapisan tipis 8YSZ telah memenuhi kriteria elektrolit padat untuk ketebalan dan struktur kristal. Namun, densifikasi, kekerasan dan ketangguhan retak lapisan tipis 8YSZ masih perlu ditingkatkan untuk memenuhi kriteria elektrolit padat.