Phase Diagrams for Metal and Alloy

The mechanical properties of materials depend strongly upon microstructure and the development of microstructure of an alloy is related to the characteristics of its phase diagram. Therefore, the understanding of phase diagrams for alloy systems is very important. Phase diagram is very useful to represent the most stable relationships between phases in alloy systems. In addition, phase diagrams provide valuable information about melting, casting, crystallization, and other phenomena.

Before interpret and utilize phase diagram, it is necessary to understand component, system and phase. Components are pure metals and/or compounds of which an alloy is composed. For example, in a copper–zinc brass, the components are Cu and Zn. System may refer to a specific body of material under consideration (e.g., a ladle of molten steel). Or it may relate to the series of possible alloys consisting of the same components, but without regard to alloy composition (e.g., the iron–carbon system). Phase may be defined as a homogeneous portion of a system that has uniform physical and chemical characteristics. Every pure material is considered to be a phase; so also is every solid, liquid, and gaseous solution.

Unary System
Perhaps the simplest and easiest type of phase diagram to understand is that for a one-component system. In a one-component system, or unary system, however, the composition does not vary, but must always be unity. Therefore there are only two variables which can vary: pressure and temperature. Every possible combination of temperature and pressure can be readily represented by points on a two-dimensional diagram. Three phases (solid-, liquid, and vapor-phase) are found on this type of phase diagram.

 (www.teachersparadise.com)

Binary System
Another type of common phase diagram is that for two components or binary system. Binary phase diagrams represent the relationships between temperature and the compositions of phases at equilibrium at constant external pressure. Areas, or phase regions, are defined on these temperature-versus-composition plots within which either one or two phases exist. For an alloy of specified composition and at a known temperature, the phases present, their compositions, and relative amounts under equilibrium conditions may be determined.

Binary Systems without Solid Solution
Consider a system of two components, A and B, which are completely soluble in one another in the liquid state, but completely insoluble in one another in the solid state. The melting point of a liquid is normally depressed if the liquid contains some other substance in solution.

Binary Systems with Total Solid Solubility (Binary Isomorphous Systems)
It is possible for solids to form a solution. Solid solution means that the solute component enters and becomes a part of the crystalline solvent, without altering its basic structure. Solid solutions with complete solid solubility, i.e., solid solubility over the entire range of the composition, are possible to form. For a metallic binary solution to exhibit a complete solid solubility, for instance, both metals must have the same type of crystal structure, nearly identical atomic radii and electronegativities, and similar valences because it must be possible to replace all the atoms of the initial solvent with solute atoms without causing a change in crystal structure. The copper–nickel system displays this behavior. The copper–nickel system is termed isomorphous because of this complete liquid and solid solubility of the two components. The phase diagram shapes are as shown below:

(source: www.soton.ac.uk)

Three different phase regions, or fields, appear on the diagram, an alpha (α) field, a liquid (L) field, and a two-phase field. The liquid L is a homogeneous liquid solution composed of both A and B. The α-phase is a substitutional solid solution consisting of both A and B atoms. At temperatures below about A and B are mutually soluble in each other in the solid state for all compositions.

Binary Systems with Partial Solid Solubility (Binary Eutectic System)
In many cases, atom size, crystal structure or other factors restrict the ease with which solute atoms can be dissolved in the solvent in the solid state. Thus it is much more common to find that solids are partly soluble in one another rather than be either completely soluble or completely insoluble. The copper–silver system displays this behavior. The following is a binary system which shows partial solid solubility:

(source: www.soton.ac.uk)

Three single-phase regions are found on the diagram: α, β, and liquid. The α-phase is a solid solution rich in A atom; it has B atom as the solute component. Otherwise in β-phase solid solution, A is the solute. Pure A and pure B are also considered to be α- and β-phases, respectively.
There are also three two-phase regions found for the system: The α+L, β+L and α+β. The α– and β-phase solid solutions coexist for all compositions and temperatures within the α+β phase field; the α+liquid and β++liquid phases also coexist in their respective phase regions.

References:
Callister, W.D. 2007. Materials science and engineering : an introduction 7ed
Lee, H.G. 2000.  Chemical Thermodynamics for Metals And Materials

Read More

Bioceramics And Their Applications

1. Hydroxyapatite (HA)
1.1. Introduction

Hydroxyapatite (HA) is a member of the apatite group of ceramics. The term “apatite” is derived from the Greek apatê, which means deceit or deception. It was called such for its diversity of form and color.

1.2. Source

There are two sources of apatite: one biological and the other from mineral deposits, such as phosphate rock or phosphorite, a sedimentary rock the essential mineral components of which is carbonate fluoroapatite. Bone and teeth contain a HA-like mineral component that supports the majority of load in vivo. Deorganized bone and some sea corals (porites) are used to make implants.

1.3. Properties

The (bio)chemical and mechanical properties of HA are similar to those of bone and teeth. Their molecular structures are also similar, although the exact nature of the composite, the minerals and proteins, and their interactions are not fully understood.

1.3.1. Mechanical Properties

There is a wide variation in the reported mechanical properties of HA. Jarcho2)reported that fully densified polycrystalline specimens of HA synthesized by themhad average compressive and tensile strengths of 917 and 196 MPa, respectively.Kato2) noted a compressive strength of 3000 kg/cm2 (294 MPa), a bending strength of1500 kg/cm2 (147 MPa), and a Vickers hardness of 350 kg/mm2 (3.43 GPa).

1.3.2. Chemical Properties

Hydroxyapatite is considered bioactive, indicating that the ceramic may undergo ionization in vivo and that the rate of dissolution may depend on many factors — includeing degree of crystallinity, crystallite size, processing condition (temperature,pressure, and partial water pressure), and porosity. Hydroxyapatite is soluble in anacidic solution while insoluble in an alkaline one and slightly soluble in distilled water. The solubility of sintered HA is very low. The rate of solubility is 0.1 mg/yearin subcutaneous tissue. Hydroxyapatite reacts actively with proteins, lipids, and otherinorganic and organic species.

1.3.3. Biological properties
1.3.3.1. In vitro cell response

Substituted HA or HAP showed the following cell response: (a) carbonate-substituted apatite stimulate greater activity of osteoclasts compared with carbonate-free HAP or FAP or F-treated dentin (b) stimulation of proliferation and phenotypic expression of F-containing HAP or Ftreated bovine bone (c) difference in response between odontoblasts and osteoblasts

1.3.3.2. Tissue response

HA have bioactivity proerties, ability of the material to directly ‘bond’ to bone through chemical interaction and not physical or mechanical attachment. HA also have osteoconductive properties – an ability to serve as a scaffold or template to guide the newly forming bone along its surfaces.

1.4. Applications
1.4.1. HA as abrasive

HA or apatitic abrasive (biphasic calcium phosphate) has gained popularity as the abrasive of choice for orthopedic and dental implant. Implant surface gritblasted with HA or apatitic abrasive was shown to be cleaner (free of inclusions) compared with alumina [31] and appear to promote higher bone contact.

1.4.2. Bone graft materials and scaffolds

Dental applications of HA materials include: implants as immediate tooth root replacement, alveolar ridge augmentation , pulp capping , periodontal defects, bone regeneration with guided tissue regeneration membrane ; alveolar distraction osteogenesis, peri-implantitis defects, reconstruction of severely atrophic human maxillae and sinus lifts. Medical applications include: repair of bone defects, chin augmentation, ear implant by itself, or as a composite with high molecular weight polyethylene, spine cage, tibial osteotomy in patients with osteoarthritis, and as a percutanous device. HA or HAP is also used as component of calcium phosphate cement, CPC .

1.4.3. Implant coatings

In spite of the many good qualities of HA and related calcium phosphates (e.g. B-TCP) such as bioactivity and osteoconductivity, they cannot be used in load-bearing areas because of their low fracture strength. On the other hand, metal implants, primarily titanium (Ti) or Ti alloy, are not bioactive and therefore do not bond directly to bone.

1.4.4. Drug delivery and other applications

HA ceramic is used as gene carrier or transfection agents , for drug delivery such as delivery of anticancer drugs or bisphosphonate, or as scaffolds for bone regeneration by tissue engineering.

2. Tricalcium Phosphate (TCP)
2.1. Introduction

The term biphasic calcium phosphate (BCP) was first used by Ellinger et al. to describe the bioceramic previously described as ‘tricalcium phosphate’ but was shown by LeGeros in 1986 using X-ray diffraction (XRD) to consist of a mixture of 80% HA and 20% B-TCP.

2.2. Fabrication

Biphasic calcium phosphate (BCP), or intimate mixtures of HA and B-TCP, is obtained when synthetic calcium-deficient apatites (CDAs) are sintered above 900 °C [11,26,29] according to the following reaction:

2.3. Properties
2.3.1. Physicochemical properties

Since B-TCP has a higher solubility than HA, the extent of dissolution of BCP ceramic of comparable macroporosity and particle size will depend on the HA/B-TCP ratio: the higher the ratio, the lower the extent of dissolution. This phenomenon may be caused by processing variables (sintering time and temperature).

2.3.2. Mechanical properties

BCP ceramic prepared from a single calcium-deficient apatite phase was reported to exhibit higher compressive strength (2–12 MPa) compared with BCP ceramic prepared by mixing two unsintered calcium phosphate preparations (2 MPa): one that after sintering at 1200 °C resulted in only HA and the other that resulted in only B-TCP [48]. The initial mechanical property is not the best criterion for efficacy of bone ingrowth.

2.3.3. Bioactivity and osteogenic properties
Bioceramics (calcium phosphates, bioactive glass) do not usually have osteoinductive property. However, several reports indicated osteoinductive properties of some calcium phosphate bioceramics such as those reported for coralline HA (derived from coral) or observed in some studies using BCP.
2.4. Applications
2.4.1. Applications in dentistry

Dental applications of BCP include prevention of bone loss after tooth extraction, repair of periodontal defects and sinus lift augmentation.

2.4.2. Applications in orthopedics
Micromacroporous biphasic calcium phosphate bioceramics are largely used in orthopedics and effi cacy has been demonstrated in numerous preclinical and clinical studies, for example using specific shaped blocks (custom-designed) for spine arthrodesis (cage insert) and wedges for tibial valgization osteotomy of valgization.

3. Alumina (Al2O3)
3.1. Introduction

Aluminium oxide (Al2O3), more commonly known as alumina, is the most widely used oxide ceramic material. Bauxite (hydrated aluminum oxide) and native corundum (aluminum oxide mineral) are the main sources of high-purity alumina. As a raw material, Al2O3 powder is produced in large quantities from the mineral bauxite, by the Bayer process. Bayer process, which yields D-alumina. The Bayer process involves dissolution of crushed bauxite in sodium hydroxide (NaOH) solution under pressure at high temperatures (up to 300ºC) to form a supersaturated sodium aluminate solution.

3.2. Properties
3.2.1. Physical properties

Additives or impurities determine the colour of alumina, in addition to the sintering atmosphere, and by the interaction with ionising radiation. Alumina is generally white but can sometimes be pink (88% alumina) or brown (96% alumina). When chromium oxide (Cr2O3) is added, it reacts with Al2O3 to form a solid solution. The amount of chromium oxide added will determine whether the colour of alumina changes to pink or ruby. When medical-grade alumina is sintered in air together with the addition of magnesia, it will appear as ivory. Alumina turns white when it is sintered in reducing atmosphere or if it contains traces of silica.

3.2.2. Mechanical properties

Because of their strong bonding, alumina ceramics have very high melting or, more appropriately, dissociation temperatures, hence the production of alumina ceramics can only be achieved with high-temperature sintering. During the sintering process, powders are heated usually to two-thirds of their melting temperature. As shown earlier, during this densification particles bond together to form necks between the particles, which subsequently reduce the surface area and cause the powder to consolidate.

3.3. Applications

High-purity alumina bioceramics have been developed as an alternative to surgical metal alloys for total hip prosthesis and tooth implants. Their high hardness, low friction coefficient and the excellent corrosion resistance of alumina offer a very low wear rate at the articulating surfaces in orthopaedic applications. Alumina has the ability to be polished to a high surface finish. Other applications for alumina in orthopaedic and maxillofacial applications include porous coatings for femoral stems, alumina spacers employed specifically in revision surgery (Huckstep and Sherry, 1996), knee prostheses (see Fig. 10.4), and in the past as polycrystalline and single crystal forms in dental applications as tooth implants.

4. Zirconia (ZrO2)
4.1. Introduction

Zirconium oxides (zirconia) have been used for the purpose of fabricating implants. Some are called “fake diamond” or “cubic zirconia” since some zirconia single crystals can be of gem grade and made into jewels. Some of their mechanical properties are as good or better than those of alumina ceramics. They are highly biocompatible, like other ceramics, and can be made into such large implants as the femoral head of a hip joint replacement. Some of their drawbacks include the fact that they exhibit high density, low hardness, and phase transformations under stress in aqueous conditions, thus degrading their mechanical properties.

4.2. Source

Zircon (ZrSiO4) is the most commercially important zirconium mineral and is found mostly in the mineral baddeleyite. Zircon is a gold-colored silicate of zirconium, a mineral found in igneous and sedimentary rock and occurring in tetragonal crystals colored of many colors. The transparent varieties are usually deposited in beach sand, and are used as gems. Zircon is first chlorinated to form ZrCl4 in a fluidized bed reactor in the presence of petroleum coke. A second chlorination is required for highquality zirconium. Zirconium is precipitated with either hydroxides or sulfates, and then calcined to its oxide.

4.3. Properties
4.3.1. Physical Properties

Zirconia undergoes an allotropic phase transition from monoclinic to tetragonal at 1000~1200ºC, and from tetragonal to cubic at 2370ºC. The cubic-to-monoclinic and tetragonal

phase transition is diffusionless and accompanies a volume expansion of about 7%. The cubic structure of zirconia belongs to the group of fluorite (CaF2) structures.

4.3.2. Mechanical properties

The strength of the partially stabilized zirconia with yttrium oxide (Y–TZP) showed the highest flexural strength and fracture toughness. However, the Weibull modulus was lower than the yttrium magnesium oxide-stabilized zirconia (Y–Mg–PSZ). It is also interesting that the increased fracture toughness is due to a phase transformation caused by cessation of crack propagation.

4.4. Applications

Yttrium-stabilized zirconia has been used to fabricate the femoral head of total hip joint prostheses and has two advantages over alumina. One is the finer grain size and well-controlled microstructure with minimum residual porosity, resulting in a better tribological material than with alumina. The other is higher fracture strength and toughness due to the phase transformation toughening process. Approximately 20% of the prosthetic femoral heads manufactured in the world are made of ceramic, with a strongly growing market (i.e. more than 25% growth for the alumina–alumina coupling between 2002 and 2004). Up to the year 2000,approximately 40% of ceramic heads were zirconia and the remaining alumina.

5. Reference:
1) Kokubo, Tadashi. Bioceramics and their clinical applications. England : Woodhead Publishing.
2) Park, Joon. 2008. Bioceramics - Properties, Characterizations, and Applications. USA : Springer.

Read More

Solder Bebas Timbal

Solder merupakan paduan logam yang digunakan untuk menggabungkan dua atau lebih komponen. Komponen yang disatukan itu bisa berupa logam atau paduan logam lain. Solder digunakan secara ekstensif pada industri elektronik untuk menyatukan komponen secara fisik agar dapat menghantarkan sinyal listrik.

Solder bekerja dengan meleleh oleh adanya panas. Lelehan solder kemudian mengalir dan membuat kontak dengan komponen yang akan bergabung (yang tidak meleleh). Setelah pembekuan, solder membentuk ikatan fisik dengan semua komponen.

Sebelumnya, solder terbuat dari paduan Pb-Sn. Paduan ini murah dan mempunyai titik leleh rendah sehingga memungkinkan bekerja pada suhu dibawah titik leleh komponen yang akan disatukan. Solder Pb-Sn mempunyai komposisi 63 wt% Sn-37 wt % Pb. Menurut diagram fasa Pb-Sn, komposisi ini dekat dengan titik eutektik dan mempunyai temperatur leleh sekitar 183 oC. Temperatur ini adalah temperatur paling rendah yang bisa dicapai dengan keberadaan fasa liquid. Paduan ini kemudian dikenal sebagai solder Pb-Sn eutektik.

Namun sayangnya, timbal merupakan logam toksik dan mempunyai dampak lingkungan yang serius apabila lepas ke air tanah dari landfill atau ke udara jika masuk ke incinerator. Akibatnya, beberapa negara telah membatasi penggunaan timbal ini. Hal ini mendorong pengembangan solder bebas timbal yang masih mempunyai temperatur leleh rendah. Beberapa diantaranya adalah paduan terner (tersusun atas tiga logam) solder timah-perak-tembaga dan timah-perak-bismut. Komposisi beberapa solder bebas timbal disajikan pada tabel berikut.

Ada beberapa kesulitan menggunakan solder bebas timbal. Pertama adalah rendahnya rendahnya kemampuan alir dari solder sehingga kemampuan solder untuk menyatukan komponen secara elektrik berkurang. Kemampuan alir ini diketahui tidak dapat ditingkatkan dengan peningkatan temperatur. Kesulitan kedua adalah tingginya titik leleh. Secara umum titik leleh solder bebas timbal adalah 20 hingga 45 oC lebih tinggi daripada solder konvensional. Akibat dari temperatur tinggi adalah berkurangnya umur tip solder karena oksidasi atau erosi, karbonasi pada solder, dan percikan api. Penggunakan solder bebas timbal dikatakan dapat mengurangi umur tip hingga 4 kali.

Read More

Wake Up Feeling Better With Memory Foam Mattresses

the mattress industry is aging as the baby boom exploded. As we age, our muscle and joint pain seems more and more sleeping on the mattress, in fact, wrong speed and intensify the pain. In fact, the traditional coil spring mattress can be placed in remote locations in your body a lot of pressure. When you wake in the morning, which is very painful, can often feel stiff. Therefore, how to make your memory foam mattress as a teenager feeling?

This is an easy question to answer. Memory foam is a polyurethane pressure and temperature sensitive, depending on the compression weight. In fact, the shape of the mold from head to toe and support you. The advantage is that it puts no pressure on your joints, or pressure or isolated points, because your body is supported. When you wake in the morning you'll feel rested, some people claim to be pain. The number of physicians on the cause of arthritis recommended mattresses and memory foam pillows for their patients, who often have trouble sleeping because of pain in the joints.

density of the foam is that you must consider when buying memory foam mattresses and pillows. E is a measure of the density of the foam. If you prefer a little more of the mattress, it is recommended that the density of 5 pounds. This temperature higher density sensitive because it is heavier, takes longer to recover its shape once the bed. 4 lb density temperature sweet, but not sensitive, so give a little less than 5 pounds of support. Both are a good option, will be on all back to personal preference. Resources on both sides, if you believe your dreams will never become a new partner.

Memory foam supports your body weight and temperature combination. Foam adapts to the position of each person during sleep to ensure they are fully supported at all times. That's why you will feel the pain the next morning to stand in the morning free. If you suffer from back pain or neck, be sure to investigate the memory foam pillow. These blocks are specially designed to fit the head and neck to give their full support, and sleep pattern. Maintain alignment of the head during sleep also help relieve pain neck pain.

Read More

Green to Green

Walaupun daya yang dihasilkan oleh matahari jauh lebih besar daripada batubara, panel surya tidak sepenuhnya ramah lingkungan. Pembuatan panel surya membutuhkan energi yang tidak sedikit. Selain itu panel surya juga menghasilkan limbah elektronik (e-waste) dan produk samping toksik dari industri panel surya. Sekarang salah satu perusahaan Inggris berharap untuk mengurangi masalah ini dengan membuat pabrik pertama di dunia, yaitu pabrik panel surya dengan tenaga angin. Aku kagum tidak ada yang pernah melakukannya sebelumnya.

Menurut siaran pers dari pelopor energi hijau Ecotricity, pabrik panel surya G24i bertenaga angin di Wales merupakan pabrik pertama di dunia yang membuat panel surya menggunakan energi angin, sebuah konsep 'Green dari Green'. G24i membuat panel surya ringan dan fleksibel untuk mengisi ulang laptop, smartphone dan gadget lainnya. Pada akhir tahun, pembuatan panel ini akan didukung oleh kincir angin tinggi 120 meter dan akan menghasilkan listrik yang cukup untuk 1.700 rumah.

CEO Ecotricity, Dale Vince, yang mempunyai proyek mobil listrik Nemesis, mengatakan: "Kami membangun kincir angin ini untuk mensuplai energi untuk G24i, ini bukan hanya yang pertama di dunia untuk sedikit perbaikan masa depan dan untuk saya setidaknya salah satu yang sangat menarik - gagasan bahwa kita dapat memanfaatkan energi terbarukan dan menggunakannya untuk membuat perangkat yang memanfaatkan energi terbarukan. Namun demikian, gagasan pabrik panel surya bertenaga terbarukan merupakan langkah maju yang sangat simbolis. Aku heran itu tidak terjadi cepat (saya yakin pembaca akan mengingatkan kita jika telah ada yang memiliki!), Tapi aku akan sangat terkejut jika kita tidak melihat lebih banyak proyek serupa dibangun di tahun-tahun mendatang.

(http://www.treehugger.com/files/2010/10/solar-panels-wind-energy.php)

Read More

Galvanisasi Celup Panas (Hot Dipped galvanized)

Salah satu cara pelindungan korosi suatu logam adalah dengan galvanisasi. Galvanisasi merupakan proses pelapisan logam induk dengan logam lain dengan tujuan agar logam induk mempunyai ketahanan korosi yang lebih baik. Galvanisasi umumnya menggunakan logam yang memiliki titik cair yang lebih rendah . Galvanisasi bersama dengan electroplating, cladding, thermal spray, aluminizing dan sherardizing adalah metode-metode untuk melapiskan logam pada permukaan substrat (metallic coating).

Penggunaan metallic coating memiliki dua tujuan:
1.    Sebagai pelindung korosi
2.    Sebagai anoda korban

Galvanisasi baja biasanya digunakan seng atau aluminum. Pada proses galvanisasi celup panas baja dengan seng, awalnya baja dicelupkan dalam seng cair (450-475 oC). Pencelupan ini menyebabkan logam seng akan menempel pada logam induk (baja). Pembentukan intermetallic Fe dengan Zn dapat meningkatkan kekuatan lekat lapisan ini. Selain itu parameter lain yang menentukan pelekatan adalah tingkat kebersihan permukaan, temperatur, waktu, dan komposisi kimia logam induk dan pelapis. Umur pakai tergantung pada lingkungan dan ketebalan lapisan.

Galvanisasi celup panas mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan. Kelebihannya diantaranya memiliki umur panjang dan tidak memerlukan topcoat untuk lingkungan pH 5-10, dapat memproteksi bentuk struktur yang komplek dan rumit, serta sekali celup dapat melapisi permukaan luar dan dalam secara bersamaan. Kekurangannya diantaranya besar struktur yang akan dilapisi dibatasi dengan ukuran penampung, tidak baik untuk struktur yang selalu terendam serta tidak cocok struktur yang diaplikasikan untuk lingkungan pH <5 dan >10. Kalau akan dilakukan topcoating, permukaan yang porous harus ditutupi dengan sealer.

Urutan proses:
1.    Persiapan permukaan
Untuk mendapatkan gaya pelekatan yang baik, permukaan substrat harus bersih dari kontaminan seperti welding slag, mill scale, cat, oli, debu dan grease. Oli, debu dan grease dihilangkan dengan solven cleaning (SSPC SP 1), yaitu dengan mencelupkan ke dalam causatic panas. Karat, mill scale dan kontaminan organik dihilangkan dengan hot mineral acid pickling (SSPC SP 8).
2.    Fluxing
Merupakan pembersihan lapisan oksida dengan pencelupan ke dalam larutan preflux seperti zinc ammonium chloride pada temperatur 40-60 oC.
3.    Dipping
Proses ini adalah proses utama. Pencelupan pada logam cair dapat dilakukan selama 8 detik hingga 8 jam tergantung pada jenis logam dan ketebalan.
4.    Postdipping treatment
Setelah dilakukan pencelupan, logam yang telah dilapisi didinginkan dengan udara atau dicelupkan ke dalam air. Tampilan dapat diperbaiki dengan chromating atau phosphating.

Inspeksi hasil pelapisan dilakukan dengan mengukur ketebalan lapisan, uji adhesi, dan pengamatan penampakan akhir.

Read More

Cat yang Dapat Berubah Warna

Bagaimana seandainya cat rumah Anda dapat berubah warna pada kondisi tertentu? Misalkan pada cuaca dingin warna cat menjadi biru. Namun pada cuaca yang panas maka warna cat akan berubah menjadi merah. Kalau misal ada cat yang seperti ini maka tentunya rumah kita lebih tampak menarik.

Apakah perubahan warna cat terlihat aneh? Tapi ini adalah kenyataan. Teknologi cat yang dapat berubah warna berdasarkan kondisi lingkungan memang sesuatu yang masih baru dan akan terus dikembangkan. Kalau begitu apa yang menyebabkan perubahan warna? Tentunya harus ada penjelasan yang masuk akal untuk hal ini. Kalau tidak maka orang-orang yang menyukai hal mistis akan mengkaitkan dengan hal-hal gaib.

Sebenarnya rahasia utama teknologi ini ada pada pigmen atau zat warna yang digunakan. Perubahan warna yang terjadi bukan karena kualitas pigmen rendah sehingga pigmen akan rusak apabila terkena panas atau cahaya. Namun perbedaan warna ini disebabkan oleh perubahan struktur kimiawi pigmen yang dipicu oleh perubahan kondisi lingkungan. Tapi ingat, perubahan ini haruslah bersifat reversible. Artinya warna cat akan kembali seperti semula apabila kondisi kembali ke awalnya. Pada contoh di atas, warna cat rumah akan berubah kembali menjadi biru apabila musim dingin tiba.

Ada tiga jenis pigmen yang biasa digunakan dalam teknologi cat yang dapat berubah warna. Ketiga pigmen tersebut adalah pigmen photochromic, pigmen thermochromic dan pigmen electrochromic. Ketiga pigmen tersebut berbeda dalam hal kondisi lingkungan yang memicu perubahan warna. Pigmen photochromic sensitive terhadap cahaya. Pigmen photochromic akan berubah warna dari transparan menjadi berwarna ketika dikenai cahaya dan akan kembali menjadi transparan ketika cahaya dihalangi atau dihilangkan. Dengan menggabungkannya dengan pigmen lain maka perubahan warna yang terjadi adalah dari satu warna ke warna lainnya. Perubahan ini dapat terus menerus terjadi hingga ribuan kali tergantung pada aplikasi. Selain pada cat atau coating, pigmen ini juga digunakan pada lensa kaca mata, kosmetik dan mainan. Pigmen ini dapat digunakan pada jendela cerdas (smart window) yang dapat mengontrol intensitas dan spektrum cahaya yang masuk ke ruangan sehingga dapat mengontrol temperatur di dalam ruangan.

http://en.wikipedia.org/wiki/Photochromism

Berbeda dengan photochromic yang bekerja oleh pengaruh cahaya, cat dan coating thermochromic bekerja dengan adanya perubahan temperatur. Kalau cahaya dapat mengubah struktur ikatan pigmen, perubahan temperatur hanya dapat mengubah konformasi dari pigmen. Pada pigmen tertentu, perubahan ini juga menyebabkan perubahan warna.

(gambar diambil dari http://www.mutr.co.uk/images/SMARTCOLO.PDF)

Jenis pigmen yang ketiga adalah pigmen electrochromic. Pigmen ini digunakan pada cat yang dapat berubah warna dengan adanya arus listrik. Artinya arus listriklah yang mengubah warna pigmen. Arus listrik menciptakan kristal spesial pada permukaan yang dapat mengubah warna tergantung pada voltasenya. Pigmen ini hanya bekerja pada substrat yang terbuat dari logam karena diperluakan material konduktif untuk menghantarkan arus listrik. Ketika arus listrik dihilangkan dari cat maka warna akan kembali ke asalnya. Teknologi ini dapat menciptakan warna yang berbeda hanya dengan menekan tombol switch yang dihubungkan dengan arus listrik. Teknologi ini telah digunakan pada cat mobil. Apakah kamu ingin mengubah warna mobil kamu seperti mobil milik James Bond 007? Tinggal tekan satu tombol maka dalam mobil akan berubah warna.

Read More

Konduktivitas Polianilin

Material apabila dilihat dari konduktivitas listriknya digolongkan menjadi bahan isolator, semikonduktor dan konduktor. Bahan konduktor mudah menghantarkan arus listrik dengan konduktivitas di atas  10⁴ S/cm. Sebagai kebalikan bahan konduktor, bahan isolator sulit menghantarkan arus listrik. Konduktivitasnya berada di bawah 10^-8 S/cm. Bahan semikonduktor mempunyai konduktivitas di antara konduktor dan isolator. Nilai konduktivitasnya sangat tergantung pada kondisi lingkungan seperti temperatur. Pada temperatur tinggi, bahan semikonduktor dapat berubah menjadi bahan konduktor.

Polimer sebagai salah satu material yang banyak digunakan, juga mempunyai sifat yang bervariasi dari isolator hingga konduktor tergantung komposisi atom dan jenis ikatannya. Polimer dengan rangka yang mengandung ikatan π terkonjugasi memiliki sifat listrik yang unik karena kemampuannya untuk mentransfer muatan disepanjang rantai. Salah satu contoh polimer terkonjugasi adalah polianilin. Polianilin memiliki beberapa bentuk. Salah satunya dan merupakan bentuk yang paling stabil adalah emeraldin. Emeraldin atau basa emeraldin, berbentuk serbuk halus berwarna biru tua yang memiliki struktur sebagai berikut:

Menurut Stejskal dkk (2001), Emeraldin memiliki konduktivitas 10^-7 S/cm. Tingkat konduktivitas listrik emeraldin dapat ditingkatkan dengan melakukan penambahan dopan. Pereaksian emeraldin dengan HBr menyebabkan gugus –N= terprotonasi menjadi (–NH=)+Br-. Perubahan ini menyebabkan konduktivitas  listrik emeraldin naik menjadi 5 S/cm (Pinto, 1996). Stejskal dan Gilbert (2002) juga telah mempreparasi basa emeraldin dengan HCl menghasilkan suatu emeraldin terprotonasi HCl (garam emeraldin) dengan konduktivitas 4,4 ± 1,7 S/m. Reaksi emeraldin dengan HCl menghasilkan serbuk berwarna hijau tua.

Polimer konduktif polianilin jika ditinjau konduktivitas listriknya termasuk dalam bahan semikonduktor, dimana  konduktivitasnya berkisar antara 10^-9 sampai 10² S/cm. Konduktivitas polianilin tergantung pada temperatur. Konduktivitasnya akan meningkat dengan meningkatnya temperatur. Sebaliknya, konduktivitasnya akan menurun dengan menurunnya temperatur.

Polianilin termasuk polimer yang sangat sensitif terhadap kelembaban udara disekitarnya yang kemudian akan berpengaruh pada sifat listik polianilin. Dengan meningkatnya kelembaban udara, maka molekul-molekul polar air akan diabsorbsi oleh bahan polimer polianilin. Hal ini akan berpengaruh pada penurunan potensial barrier. Akibatnya resistansi pada bahan polimer polianilin akan mengalami penurunan.

Keberadaan air pada polimer polianilin ini menyebabkan delokalisasi muatan. Delokalisasi muatan terjadi dengan adanya pelarutan anion dopan. Bentuk oligomer pada polianilin juga berpengaruh pada delokalisasi muatan dimana terjadi interaksi yang kuat antara oligomer dan molekul polar air yang mengakibatkan muatan elektron berdelokalisasi sepanjang rantai polimer.

Read More

Mengenal Membran

Membran adalah lapis tipis, mempunyai stuktur planar dan merupakan material yang memisahkan dua lingkungan. Karena membran terletak diantara dua lingkungan atau dua fasa dan mempunyai volume yang terbatas, maka membran lebih layak disebut sebagai interphase daripada interface. Membran secara selektif mengontrol transport massa antara dua fasa atau lingkungan. Berdasarkan asalnya, membran dapat dibedakan menjadi membran biologi dan membran sintetik.

Membran Biologi merupakan membran yang terbentuk secara alami dan dapat ditemukan pada makhluk hidup. Sebagai contoh adalah membran sel dan membran intraseluler, serta membran mucous. Sedangkan membran sintetik adalah membran yang dibuat oleh manusia dengan tujuan tertentu. Membran sintetik banyak digunakan pada proses osmosis terbalik (reverse osmosis), filtrasi (mikrofiltrasi ataupun ultrafiltrasi), pervorasi, dialisis, elektrodialisis, membran emulsi liquid (Emulsion Liquid Membranes), ekstraksi pelarut, reaktor, dan pada pemisahan gas.

Membran sintetik merupakan membran yang dibuat dengan tujuan untuk proses pemisahan di laboratorium dan industri. Bagian yang aktif, yang hanya membolehkan transport material tertentu, biasanya tersusun atas polimer atau keramik, dan sedikit diantaranya berupa gelas atau logam. Suatu membran dapat mengandung bagian tambahan seperti pendukung mekanik, pengering, patch, dll.

Driving force dari transport material ditentukan oleh konsentrasi, tekanan, gradien elektrik atau gradien kimia sepanjang membran. Membran dapat dibuat dalam bentuk lembar datar, tabung, fiber kapiler dan fiber berlubang (hollow fiber). Sistem membran dapat berupa pelat dan kerangka, spiral wound module, hollow fibre module, serta tube-in-shell module.

Membran dapat membentuk suatu polymeric interphases yang secara selektif hanya mengijinkan spesies kimia tertentu untuk melewatinya. Ada beberapa mekanisme yang dapat dijelaskan pada fungsi ini. Difusi Knudsen atau difusi larutan merupakan mekanisme yang menonjol. Membran polimerik sangat penting pada proses pemisahan gas, misalnya pemisahan oksigen dan nitrogen, penghilangan senyawa organik, dan pemurnian gas alam.

Membran biologi atau biomembran adalah membran yang berfungsi sebagai pelindung sel. Sering kali berupa lipid bilayer (kecuali pada Archea yang mana mempunyai membran isoprena), yang tersusun atas lapisan ganda dari kelas molekul lipid, khususnya fosfolipid, kadang jalinan protein, beberapa diantaranya berfungsi sebagai saluran. Membran melingkupi suatu ruang tertutup atau kompartemen yang bagian dalamnya dapat tersusun atas lingkungan kimia atau biokimia yang berbeda dengan  lingkungan luarnya. Sebagai contoh, membran disekitar peroksisom melindungi sel dari peroksida dan membran plasma memisahkan sel dari lingkungan medium di sekitarnya. Kebanyakan organel mempunyai sistem membran dan disebut sebagai organel terbungkus membran.

Banyak biomembran yang tercirikan oleh adalah struktur selektif permeabel. Artinya, ukuran, muatan dan sifat kimia lain dari atom dan molekul yang mencoba untuk melewati membran menentukan keberhasilannya. Selektif permeabel sangat diperlukan untuk pemisahan efektif dari sel atau organel dari lingkungan sekitarnya. Jika partikel terlalu besar maka tidak dapat menembus membran, akan tetapi partikel tersebut diperlukan oleh sel maka partikel tersebut dapat melewati suatu protein channel yang disebut sebagai endositosis.

Read More

Polimer Termoplastik dan Termoset

Respon polimer terhadap gaya mekanik pada peningkatan temperatur tergantung pada struktur molekul yang dominan pada polimer. Perbedaan perilaku polimer ini menjadi salah satu dasar klasifikasinya. Dikenal ada dua jenis polimer, yaitu Termoplastik (polimer termoplastik) dan termoset (polimer termoset).

Termoplastik melunak ketika dipanaskan dan mengeras ketika didinginkan. Proses ini terjadi secara reversible dan dapat diulang. Pada level molekular, ketika temperatur ditingkatkan, gaya ikatan sekunder hilang (dengan adanya peningkatan gerakan molekular) sehingga gerakan relatif rantai yang berdekatan menjadi meningkat. Sebaliknya apabila temperatur diturunkan, akan terbentuk ikatan kembali dan polimer akan mengeras. Degradasi irreversible hanya dihasilkan ketika temperaturnya sangat tinggi.

Temoplastik relatif lunak. Banyak polimer linear dan yang mempunyai beberapa struktur bercabang dengan rantai fleksibel merupakan termoplastik. Material ini dibuat dengan aplikasi panas dan tekanan secara simultan. Kebanyakan polimer adalah termoplastik. Sebagai contoh adalah polyethylene, polystyrene, poly(ethylene terephthalate), dan poly(vinyl chloride).

Polimer thermosetting adalah polimer network. Mereka menjadi keras secara permanen selama pembentukannya dan tidak melunak ketika dipanaskan. Polimer network mempunyai crosslink kovalen di antara rantai polimer yang berdekatan. Selama pemanasan, ikatan ini mengikat rantai polimer menjadi satu untuk menahan gerakan vibrasi dan rotasi rantai pada temperature tinggi. Hal inilah yang menjadi penyebab mengapa material tidak melunak ketika dipanaskan. Crosslink biasanya dominan, 10 hingga 50% unit pengulanang rantai mengalami crosslink.

Hanya pemanasan yang berlebih yang akan menyebabkan beberapa ikatan crosslink dan polimer itu sendiri mengalami degradasi. Polimer termoset biasanya lebih keras dan kuat daripada termoplastik dan mempunyai stabilitas dimensional yang lebih baik. Kebanyakan polimer crosslink dan network termasuk vulcanized rubbers, epoxies, dan phenolics and beberapa resin polyester adalah termosetting.

Read More

Plastik Biodegradable

Go Green!!!

Dewasa ini kita sering mendengar kalimat itu. Bahkan kalimat itu telah dijadikan salah satu semboyan kampanye salah satu calon bupati di Jawa Barat. Program Go Green calon bupati ini diwujudkan dengan bagi-bagi kantong belanja nonplastik di salah satu pusat pembelanjaan terkemuka.

Go Green sebenarnya adalah upaya untuk kembali memanfaatkan bahan-bahan dari alam dan mengurangi penggunaan bahan-bahan sintetik yang membahayakan lingkungan. Salah satu bahan sintetik tersebut adalah plastik. Sampah plastik menimbulkan masalah serius karena tidak mudah terurai atau terdegradasi di lingkungan. Akibatnya sampah tersebut dapat mencemari air dan tanah.

Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengurangi bahaya sampah plastik. Diantaranya adalah dengan melakukan recycling, recovery, reuse dan reduce. Recycling atau daur ulang dilakukan dengan mengolah kembali sampah plastik menjadi plastik baru yang kemudian dapat digunakan kembali. Metode ini banyak digunakan untuk botol-botol plastik minuman. Recovery dilakukan dengan menggunakan plastik sebagai bahan bakar sehingga energinya dapat termanfaatkan. Reuse dilakukan dengan menggunakan kembali plastik-plastik sebelum benar-benar rusak dan dibuang. Reduce merupakan metode pengurangan plastik dalam kehidupan sehari-hari. Salah satunya dapat dilakukan dengan menggunakan tas belanja non-plastik.

Masalahnya adalah kehidupan kita benar-benar sudah tergantung oleh plastik. Di sekitar kita pasti ditemukan bahan-bahan yang terbuat dari plastik. Mulai dari pembungkus makanan dan minuman, alat-alat kebututan kantor, meja, kursi dan sebagainya. Metode yang masih relatif baru untuk mengurangi dampak pencemaran lingkungan oleh plastik adalah dengan memproduksi plastik biodegradable, yaitu plastik yang dapat terurai di lingkungan.

Terdapat dua jenis utama plastik biodegradabel di pasaran, yaitu hydro-biodegradable plastic (HBP) dan oxo-biodegradable plastic (OBP). Seperti namanya, HBP akan mengalami degradasi oleh adanya reaksi hidrolisis sedangkan OBP dapat mengalami degradasi karena reaksi oksidasi. Degradasi ini akan memecah polimer plastik menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana.

OBP dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil senyawa logam transisi tertentu (biasanya besi, mangan, kobalt atau nikel) pada plastik jenis poliolefin seperti polyethylene (PE), polypropylene (PP) dan polystyrene (PS). Aditif ini bertindak sebagai katalis. Katalis ini akan mempercepat reaksi degradasi oksidatif hingga beberapa kali lipat. Produk degradasi oksidatif terkatalisis dari poliolefin persis sama dengan hasil degradasi poliolefin konvensional.

HBP cenderung terdegradasi dan terbiodegradasi agak lebih cepat dari OBP, tetapi HBP membutuhkan unit pengolahan khusus. Hasil akhir degradasi OBP dan HPB adalah sama, keduanya dikonversi menjadi karbon dioksida (CO2), air (H2O) dan biomassa. Namun pada kondisi anaerob, HBP menghasilkan gas metan. Gas metan ini tidak dihasilkan pada degradasi OBP. OBP umumnya lebih murah, memiliki sifat fisik yang lebih baik dan dapat dibuat dengan peralatan pengolahan plastik kovensional.

Poliester memainkan peran dominan dalam HBP karena sifat ester yang dapat terhidrolisis. OBP dapat dibuat dari hasil pertanian seperti jagung, gandum, tebu, atau bahan bakar fosil (petroleum-based), atau gabungan dari keduanya. Beberapa polimer yang sering digunakan adalah PHA (polyhydroxyalkanoates), PHBV (polyhydroxybutyrate-valerate), PLA (asam polylactic), PCL (polycaprolactone), PVA (polyvinyl alcohol), PET (polyethylene terephthalate).

Di Indonesia sendiri sedang dikembangkan plastik biodegradable dari pati.. Pati merupakan biopolimer karbohidrat alami yang dapat terdegradasi secara mudah di alam. Namun sayangnya pati memiliki keterbatasan terkait kelarutan dalam air sehingga mudah rusak. Tidaklah lucu kiranya ketika plastik yang kita gunakan akan bocor bila terkena air.

Untuk menutupi kelemahan ini, maka pati dapat dicampur dengan biopolimer lain yang bersifat hidrofobik sehingga dapat tahan air. Salah satu biopolimer hidrofobik yang direkomendasikan adalah kitosan.  Kitosan diperoleh dari limbah cangkang udang dan crustacea lainnya. Selain tidak larut di dalam air, kitosan juga bersifat tidak toksik, mudah terdegradasi dan bersifat polielektronik.

Pada dasarnya plastik biodegradable adalah plastik yang lebih mudah terurai oleh mikroorganisme daripada plastik konvensional. Plastik biodegradable dapat dibuat dengan penambahan aditif seperti ion logam transisi plastik konvensional. Selain itu plastik biodegradable juga dapat dihasilkan dengan menggunakan bahan dasar alam hasil pertanian yang dapat dengan mudah terurai oleh bakteri seperti pati.

Read More

PhD positions at University of Rome 3, Italy

Call for Applications

PhD Level Courses (”Corsi di dottorato di ricerca”)
Roma Tre University (Doctorates, Doctoral Schools)

Expiration date August 26th,2010 - 14.00 CET time

CALL FOR APPLICATION (PDF)
http://europa.uniroma3.it/bando2010s
http://europa.uniroma3.it/bando2010s/CALL_FOR_APPLICATION_2010.PDF

Read More

PhD scholarship in radiochemistry at Technical University of Denmark

Overview
Applications are invited from enthusiastic and talented individuals for a PhD scholarship in radiochemistry at the Hevesy Laboratory at Risø DTU.

The Hevesy Laboratory is a radiochemical and radiopharmaceutical facility at Risø DTU. The laboratory has a 16.5 MeV cyclotron equipped with a beam line for in-house production of isotopes, including 18F for PET scanning. The research laboratories and clean rooms feature state of the art equipment for radioactive and stable isotope chemistry.

At present, we are 20 people in a multidisciplinary team, working with both research and production. Among the research activities currently conducted are 18F chemistry, tritium chemistry and Auger emitting nuclides for therapy.

Research
Drawing on recent advances in organic-, organometallic- and radiochemistry the successful candidate will explore new methods of 18F-C bond formation using 18F fluoride. The research will also include the development of new methodologies for extraction of 18F-fluoride from target water and converting it into an efficient fluorination source.

Qualifications
Candidates should have (or be about to obtain) a master`s degree in engineering, radiochemistry, organic- or organometallic chemistry or a similar degree with an academic level equivalent to the master`s degree in engineering. The candidate should also demonstrate a strong commitment to research.

Approval and Enrolment The scholarships for the PhD degree are subject to academic approval, and the candidates will be enrolled in one of the general degree programmes of DTU. For information about the general requirements for enrolment and the general planning of the scholarship studies, please see the DTU PhD Guide.

Salary and appointment terms
The salary and appointment terms are consistent with the current rules for PhD degree students. The period of employment is 3 years.

Further information
You are welcome to contact Senior Researcher Fedor Zhuravlev, +45 4677 5337 or Head of Hevesy Laboratory Palle Rasmussen, +45 7677 5332 .

Application
The application deadline is 1 September 2010. Please open the link “apply for this job online” and fill in the application form and attach the following documents: 1) a Cover Letter, 2) a CV, including list of publications, 3) a copy of your academic transcripts.

All interested candidates irrespective of age, gender, race, religion or ethnic background are encouraged to apply.

Source: http://www.dtu.dk/English/About_DTU/vacancies.aspx?guid=5df74c2e-1cf3-4ac7-a996-c04b017e51ccP

Read More

Fully funded PhD Studentship in Organic Chemistry - Monash University

Fully funded PhD studentship
Dendrimer Synthesis
Monash University, Australia

We seek an outstanding PhD candidate with a background in synthetic organic chemistry to develop a new class of dendritic molecules, and to study their applications. The position is fully funded, both fees and stipend, for four years.

Project description

The successful candidate will investigate a new method for the synthesis of a library of dendrimers with variations in the sizes and shapes of the monomers, and of the strength and character of the forces between them. One aim of the project is to make dendrimers carrying a variety of functionality, and with the flexibility of the synthetic strategy, engineer the molecules for solubility, surface activity, and assembly into larger structures.

Measurement of the conformations of the dendrimers using Small-Angle X-ray Scattering (SAXS) is part of the project, and the successful candidate will have the opportunity to gain experience with this method at the Australian Synchrotron, collocated with Monash University. Computer models for the dendrimer conformations will be tested by the SAXS methods.

Monash University

Monash University has Australia’s leading chemistry school, ranking 64th in Shanghai’s Jiao Tong Index. Monash is one of only three Australian universities ranked in the global top 100 for Chemistry, according to the Academic Ranking of World Universities (ARWU). The ARWU annually grades over 1000 institutes on six objective indicators including the number of highly cited researchers, the number of articles published in the journals Nature and Science and the per capita performance with respect to the size of the institution.

Applications

Interested candidates should send a CV, a short description of research interests, and the names of two or more referees to the email addresses below.

Enquiries should be directed to:

Dr. David Lupton,

david.lupton@monash.edu,

http://users.monash.edu.au/~dwlupton/index.html.

or

Dr. Angus Gray-Weale,

angus.gray-weale@monash.edu,

http://www.gusgw.info.

Read More

Scholarship for Doctoral Studies in Germany (DAAD)

DAAD Long-term Research Grants for Doctoral Studies
NO AGE LIMIT APPLIED

Closing Date : 15 October (annually)

1. Objective
Research grants are given to :
a. excellently-qualified teaching staff from state or private universities
b. researchers from research institutions in any field of study/research
c. applicants from private sectors with at least two years of working experience
Research grants can be used to carry out :
- research projects at a German university for the purpose of gaining a
doctorate in Germany
- research projects at a German higher education institution for the purpose of
gaining a doctorate in Indonesia (according to the “DAAD Sandwich Model” – see
page 5)
2. Scholarship duration
The length of the grant is set by the grant committee during the selection
depending on the project in question and on the applicant?s work schedule. In
the case of full doctoral programs in Germany the scholarship will be granted
for up to three years. For sandwich scholarships, the research stay in Germany
will be supported for a maximum of two years. Even when support has been awarded
for a full doctoral program, that award will be limited to one year at time.
Extensions of the scholarship depend on the evaluation of the work done thus
far.
3. Value
Depending on the award holder?s academic level, the DAAD will pay a monthly
award of 1000 Euros plus travel and health insurance allowances. In addition to
these payments, the DAAD will pay a study and research allowance.
When award holders take doctoral programs run under the “DAAD Sandwich Model”
and obtain the degree at the home university the award may include the travel
expenses of both academic supervisors.
4. Requirements
a) holder of Master Degree (S2 Degree) with minimum GPA of 3,00
b) Master?s degree should have been completed not longer than six years at the
time of application
c) a convincing and well-planned research project that has been agreed by a
German academic supervisor at the German host university.
Please see page 7 for information on „How to find an academic supervisor in
Germany?
d) written confirmation of the supervision by a professor in Germany commenting
on your research program.
e) It is required that doctoral candidates wishing to take a doctorate/PhD in
their home country (Sandwich Program) must register for the doctorate at their
home university.
f) Proficient in English - TOEFL IBT 80 or ITP 550 or IELTS 6 (obtained in 2009
or 2010) -or good German language skills. TOEFL Prediction is not accepted
g) Applicants from the medical field must fulfil specific requirements (see page
6).
h) Applicants, who have been residing in Germany for more than one year at the
time of application, cannot be considered

General Information on Long-term Research Grants for Doctoral Candidates

1. Application (Online application is possible!)
It is strongly recommended to apply online at our website
http://www.daadjkt.org/index.php?scholarships
You must however print, sign and send the filled out
application form together with the required documents by post to the DAAD
Jakarta Office prior to the deadline. The instruction on how to apply online is
available at our website.
2. Selection:
A Joint Selection Committee consisting of German and Indonesian university
lecturers/researchers will interview the applicants in Indonesia and recommend
candidates for final approval to DAAD.
The interviews are conducted in English, and will be held in November 2010.
DIKTI and/or the DAAD Jakarta Office will inform the candidates in question in
due time about the exact dates and venue for the interviews.
Travel costs for attending the interviews cannot be borne by DAAD but should be
covered by the sending institutions in their own interest.
3. Two months-German language pre-departure training in Jakarta:
The DAAD scholarship holders will attend a German course at Goethe-Institut
Jakarta. This course will be financed by the Directorate General of Higher
Education (DIKTI) for all candidates from universities. Costs for other
candidates have to be borne by the sending research institutions or by the
candidates themselves. For the full course period, all participants have to be
released from any teaching, research or other duties at their home institutions.
The major part of the course is devoted to basic German language training at
Goethe-Institut Jakarta.
Language courses preceding the university studies will be financed by the DAAD
and will take place at a specialised language institute in Germany. If a final
test “DSH” (=German Language Proficiency Test) is required by German
universities for admission to a degree course, a six months intensive course is
necessary.
4. Commencement of studies in Germany:
When meeting all requirements, scholarship holders may commence academic studies
in Germany in winter semester (October) of the following year.
Candidates who have previously applied for a DAAD scholarship without success,
may re-apply to the DAAD Jakarta Office only once.

Read More

Mekanisme Pembakaran

Awas bahan mudah terbakar! Jauhkan dari sumber api dan panas!

Begitu melihat peringatan itu, kita tentunya akan waspada dalam menyimpan bahan tersebut. Kita akan menjauhkannya dari nyala api dan panas karena kita telah memahami bahwa sumber nyala api dan panas dapat menyebabkan kebakaran. Bagaimana hubungan antara ketiga hal tersebut dapat kita lihat di segitiga di bawah ini.



Dari segitiga di atas kita melihat ada tiga komponen pembentuk api, yaitu panas, bahan bakar dan oksigen. Panas merupakan sumber energi yang diperlukan untuk membakar suatu bahan. Energi yang dihasilkan dari pembakaran harus cukup besar untuk dapat melakukan pembakaran berikutnya. Bahan bakar adalah gas yang dilepaskan oleh suatu bahan melalui penguapan sederhana ataupun dekomposisi termal. Oksigen berasal dari udara. Oksigen tersebut harus berbaur dengan uap bahan bakar baru kemudian akan terjadi reaksi bila terdapat energi yang cukup. Reaksi pembakaran akan menghasilkan campuran gas panas dan partikulat.

Berikut ini adalah tahapan dari pembakaran:

Tahap pertama: Pemanasan
Sumber energi eksternal mensuplay panas yang kemudian menyebabkan peningkatan temperatur bahan.
Tahap kedua: Transisi
Sifat fisika, mekanik dan termal bahan berubah. Terjadi pelelehan dan penguapan senyawa.
Tahap ketiga: Degradasi
Ikatan akan mulai putus. Material seperti polimer dapat meleleh dulu sebelum terbakar.
Tahap keempat: Dekomposisi
Pada temperatur yang lebih tinggi lagi hampir semua ikatan akan putus dan melepaskan molekul gas yang berbeda-beda tergantung pada material yang dibakar.
Tahap kelima: Oksidasi
Dengan adanya oksigen pada temperatur tinggi oksidasi fragmen gas terjadi secara cepat dengan menghasilkan gas, nyala dan produk pembakaran (CO2 dan air)



Sumber: http://www.pslc.ws/fire/hsteach/index.htm

Read More

Seminar Material Metalurgi 2010

Tema Seminar

“Peran Penelitian Material Metalurgi untuk Peningkatan Nilai Tambah Sumber Daya Mineral Indonesia”

Pendahuluan

Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki kekayaan alam mineral yang melimpah. Kekayaan alam tersebut merupakan peluang yang sangat potensial bagi munculnya berbagai industri dari industri hulu sampai industri hilir. Hal ini karena mineral-mineral tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku bagi berbagai industri, seperti manufaktur, transportasi, elektronik dan lain-lain.

Pengelolaan sumber daya mineral Indonesia yang telah dilakukan oleh industri hilir maupun hulu tersebut masih mengalami keterbatasan khususnya dalam pemanfaatan mineral sebagai bahan baku yang dapat ditingkatkan nilai tambahnya. Upaya penelitian-penelitian telah dilakukan oleh lembaga penelitian dan pengembangan, perguruan tinggi, dan industri. Namun keselarasan hasil penelitian belum dapat diimplentasikan secara maksimal untuk aplikasi pada industri. Penelitian pada bidang material dan metalurgi, merupakan salah satu pihak yang dianggap berkompeten untuk peningkatan nilai tambah sumber daya mineral Indonesia. Penelitian tersebut harus mampu memberikan kontribusi yang nyata bagi kemajuan industri nasional.

Seminar Material dan Metalurgi 2010 ini diharapkan mampu menyumbangkan hasil-hasil penelitian yang bermanfat bagi pembangunan nasional dan pemecahan masalah-masalah yang terkait dengan pemanfaatan sumber daya mineral Indonesia. Seminar Material Metalurgi ini akan dihadiri oleh para peneliti dan praktisi dari berbagai instansi penelitian, perguruan tinggi dan industri. Partisipasi peserta seminar akan memberikan sumbangsih besar dalam terciptanya keharmonisan antara lembaga penelitian, instansi pendidikan, dan industri dalam upaya meningkatkan nilai tambah sumber daya mineral Indonesia.
Tujuan Kegiatan

1. Meningkatkan kemampuan dan kompetensi para peneliti di bidang material metalurgi dalam meningkatkan nilai tambah sumber daya mineral Indonesia.
2. Memberi wadah bagi penyampaian ide, gagasan, solusi, dan diskusi untuk kemajuan industri nasional, khususnya pada industri berbasis material metalurgi.
3. Memberi pedoman masukan bagi aspek penelitian dan pengembangan di bidang material metalurgi yang sejalan dengan tuntutan industri nasional.

Rencana Kegiatan

Keynote Speaker

1. Direktur Jenderal Mineral, Batubara dan Panas Bumi, Dr. Ir. Bambang Setiawan
2. Ketua Kelompok Keahlian (KK) Teknik Metalurgi, Fakultas Teknik Pertambangan & Perminyakan, Institut Teknologi Bandung, Prof. Syoni Soepriyanto, PhD.
3. Direktur Utama PT. Timah Industri, Ir. Purwijayanto

Pembicara Pemakalah Seminar

1. Instansi Perguruan Tinggi
2. Industri
3. Rekayasa dan Jasa Metalurgi
4. Lembaga Penelitian dan Pengembangan
5. Instansi Pemerintah
6. Mahasiswa

Presentasi Industri dan Diskusi Panel
Pada sesi ini akan dilakukan presentasi industri dan diskusi panel berkaitan dengan tema seminar. Acara ini akan menampilkan panelis dari berbagai industri dan lembaga litbang antara lain:
- PT. NUSANTARA SMELTING CORP. (NSC), Ir. Satya Graha
- PT. ANTAM, Tbk, Ir. Tatto Miraza
- Pakar Metalurgi, Dr. Ir. Rozik Boedioro Soetjipto
- Lembaga Penelitian dan Pengembangan (LitBang)
- Industri Material dan Metalurgi
Presentasi Ilmiah
Makalah-makalah yang dipresentasikan diputuskan berdasarkan seleksi tehadap full paper yang masuk. Hasil seleksi akan diberitahukan kepada peserta melalui email atau pengumuman pada situs ini.
Poster dan Pameran
Makalah yang tidak termasuk dalam daftar makalah yang dipresentasikan akan dipamerkan pada sesi poster yang didampingi oleh panelis poster. Pameran terdiri atas stand-stand para sponsor, perusahaan, dan industri yang akan memamerkan produk-produk atau jasa unggulan mereka.

Peserta Seminar

Peserta Seminar Material Metalurgi 2010 terdiri dari pemakalah dan peserta pendengar dari berbagai kalangan seperti:
1. Perguruan Tinggi
2. Lembaga Penelitian dan Pengembangan
3. Instansi Pemerintah
4. Industri
Ruang Lingkup Makalah

Adapun makalah peserta (dipresentasikan boleh dalam bentuk poster dan diprosidingkan) mencakup topik-topik:
1. Pengolahan sumber daya mineral
2. Ekstraksi mineral/logam dari limbah
3. Metalurgi fisik dan Manufaktur
4. Keramik dan komposit
5. Advanced material dan nanoteknologi
6. Rekayasa peralatan metalurgi
7. Analisa dan karakterisasi material dan mineral
8. Permodelan dan simulasi material/metalurgi
9. Korosi dan failure analysis
Target Keluaran

1. Dokumen Prosiding Metalurgi yang akan diterbitkan Januari 2011
2. Dokumen Majalah Metalurgi edisi khusus 2011 untuk makalah tertentu yang terpilih sesuai dengan kriteria yang telah ditetapkan
3. Dokumen Majalah Korosi edisi khusus 2011 untuk makalah tertentu yang terpilih sesuai dengan kriteria yang telah ditetapkan

Pelaksanaan Seminar

Hari/Tanggal: Rabu / 13 Oktober 2010
Waktu: 08.00 - 16.15 WIB
Tempat: Graha Widya Bakti DRN, Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang 15314, Banten
Tanggal-Tanggal Penting

18 Agustus 2010:
Batas pengiriman abstrak lengkap (extended abstract) dan makalah lengkap (full paper)

22 September 2010:
Pengumuman presentasi oral dan poster

27 September 2010:
Batas pembayaran peserta seminar
Ketentuan-Ketentuan

Panduan Abstrak Lengkap (Extended Abstract)

1. Abstrak lengkap (extended abstract) ditulis lebih kurang 400 kata dalam format 1 spasi dengan huruf Times New Roman 10 di atas kertas A5.
2. Tampilkan 1 atau 2 buah foto, gambar atau tabel dengan ukuran 5 x 3 cm (atau menyesuaikan).

Makalah Lengkap

1. Panduan lengkap penulisan makalah dapat diunduh di sini.
2. Makalah dibuat dalam bentuk berkas .doc atau .docx dan dikirim ke alamat email seminar@metalurgi.lipi.go.id atau diserahkan langsung ke sekretariat.

Poster

1. Poster harus dibuat sendiri oleh peserta dalam bentuk hard-copy dan diserahkan ke panitia selambat-lambatnya pada saat sebelum acara seminar dimulai pada tanggal 13 Oktober 2010.
2. Poster dibuat pada kertas ukuran A1 posisi portrait dan memuat informasi yang lengkap terhadap isi makalah secara keseluruhan.
3. Poster terdiri dari Judul, Nama dan Afiliasi, Abstrak, Pendahuluan, Percobaan, Hasil Percobaan, Pembahasan, dan Kesimpulan.

Pendaftaran

Biaya yang dikenakan untuk mengikuti Seminar Material dan Metalurgi 2010 adalah:
- Rp 200.000,- untuk Pemakalah
(untuk makalah kedua dan selanjutnya dikenakan biaya masing-masing Rp 100.000,-)
- Rp 150.000,- untuk Pendengar
(mahasiswa peserta pendengar dengan rekomendasi dosen tidak dikenakan biaya pendaftaran,
jumlah peserta terbatas)
- Pemesanan Prosiding Seminar dikenakan biaya tambahan sebesar Rp 200.000,-

Biaya langsung ditransfer ke rekening Seminar Material Metalurgi 2010 sebagai berikut:
Rekening Seminar Material Metalurgi 2010
Bank Syariah Mandiri KCP Ciputat
No. Rekening 101 002 1997
a.n. Koperasi Karyawan Metalurgi

Konfirmasi transfer dapat dilakukan dengan mengirimkan SMS ke nomor 085714599735 (Agung Baskoro) atau 081322840550 (Erie) atau dengan mengirimkan email ke alamat: seminar@metalurgi.lipi.go.id dengan judul “Konfirmasi Transfer Biaya Seminar Material Metalurgi 2010″.

Untuk memudahkan panitia, bukti transfer harap dikirimkan melalui fax ke nomor 021 7560553 u.p. Agung Baskoro.

Pendaftaran online dapat dilakukan dengan mengisi Formulir Pendaftaran atau datang langsung ke sekretariat.

Sekretariat
Panitia Seminar Material Metalurgi 2010
Pusat Penelitian Metalurgi - LIPI
Kawasan PUSPIPTEK Gd. 470, Serpong, Tangerang
Telp. 021-7560911, Fax. 021-7560553
Email: seminar@metalurgi.lipi.go.id
Contact Person:
Yulinda Lestari (081389925637)
Erie (081322840550)

Read More

PhD Openings at University of Pisa / Italian Institute of Technology

*Open Research Positions in Robotics at UniPISA / IIT*

The University of Pisa and the Department of Advanced Robotics of Italian Institute of Technology (IIT) in Genova are jointly opening two positions for international Ph.D. students.

*Position/Theme 1: Analysis, Design and Control of Robots with Variable Compliance*

*Position/Theme 2: Design and Control of Sensorized Robot Hands for Manipulation and Haptic Exploration*

The Ph.D. students will be involved in the research groups of two very active European projects, where Pisa and IIT closely collaborate: VIACTORS
(http://www.viactors.eu/) and HANDS.DVI / THE (http://www.thehandembodied.eu/), respectively. Their work will be mainly based at IIT’s premises in Genova, under the direct supervision of senior research personnel of both institutions.

Candidates are sought who possess a Master’s degree in Engineering or Computer Science, with a strong background in Robotics Manipulation, and an interest in undertaking innovative, ambitious, high-risk/high-payoff research enterprises. The cosmopolitan research environment requires mastering the English language in both speaking and writing. Gradually acquiring the basics of the Italian language will make the experience of living in Italy more enjoyable, but is not required.

For more informations on the scientific environment and to discuss the research program (which will have to be tailored to the successful candidate’s own experience and interests) please contact

Antonio Bicchi (bicchi@centropiaggio.unipi.it
)
Director, Centro “E. Piaggio” University of Pisa
Senior Researcher, Advanced Robotics Dept., IIT

and

Darwin Caldwell (darwin.caldwell@iit.it)
Director, Advanced Robotics Dept., IIT

International applications are encouraged and will receive logistic support with visa issues. Applications will be evaluated on an ongoing basis until the positions are filled. Please email your application, including cover letter, CV, scanned transcripts, diplomas, publications, theses, other supporting material, and the contact information for at least two references as a single PDF file with “Application Ph.D. Position” in the subject line.
For adminstrative issues, please contact

Laura Maley (laura.maley@centropiaggio.unipi.it)
or
Floriana Sardi (floriana.sardi@iit.it)

Read More

European Master in Sustainable Regional Health System 2011

For applicants who seek and are eligible for Erasmus Mundus “Category A” scholarships, and self-financing students application is open since 1st of July and will be closed in 2011 January. Registration for applying is http://erasmusmundus.tprs.vu.lt/erasmusmundus/?q=user/register .

Please follow tine instruction below carefully, only correct applications will be considered.

* Step 1 Fill in on-line application form and after submitting, please, print it and sign.

* Step 2 Your application should consist of the following documents:

1. A complete and signed standard application form
2. A copy of the passport or other official identification proof
3. Sertified copies of diplomas and translation in English. (If legalized copies of diplomas are not available at the time of application, an original statement from your current university about the studies done and studies currently being done must be provided)
4. Copies of diploma supplements stating courses followed and scores obtained per course and translation in English
5. Copies of language tests scores and language certificates (TOEFL/IELTS, etc.)
6. Letter of motivation
7. 2 reference letters
8. Academic and professional CV

Please note, that application becomes property of the Secretariat of Programme. Therefore no original official documents should be sent. Upon admission to the programme, legalized copies of diplomas, language tests and certificates will be required.
Application should be posted to:

European Master in Sustainable
Regional Health Systems
Institute of Public Health
Faculty of Medicine
Vilnius university
Ciurlionio str.21
LT-03101 Vilnius
Lithuania

Read More

Erasmus Mundus Food of Life 2011/2012

EM Food of Life is part of the Erasmus Mundus programme initiated by the European Commission to enhance and promote European higher education throughout the world. The two-year Masters Course builts on the expertise of four European universities:

* University of Copenhagen, UC
* Swedish University of Agricultural Sciences, SLU
* Universitat Autònoma de Barcelona, UAB
* University of Helsinki, UH

Integration of Animal Science and Food Science and Technology

EM Food of Life is a cross-disciplinary Masters Course in the science of animal-derived foods. In a unique way, the course combines animal science and food science and technology focusing on social as well as cultural and, of course, scientific aspects of the food production chain.

What will I study?

Through the EM Food of Life Masters Course, you will acquire basic theoretical knowledge, practical techonologies, and research and development methodologies preparing you for a career in the food production industries. You will work with topics such as:
* How to meet increased global requirements for meat and milk products
* How to deal with increased emphasis on product quality, proven health benefits for the consumer
* How to improve animal health and welfare reduced environment impact

Two Universities - Double Degree

As an EM Food of Life student, you must study in two of the consortium partner countries. If you hold an Erasmus Mundus scholarship, these two countries must be different from the country in which you obtained your last university degree.

You will also have the opportunity for a shorter study period in Canada, United Kingdom, New Zealand or Italy.

The course is taught in English and leads to the award of a Double Degree (120 ECTS) in animal science and/or food science disciplines, depending on the choice of institutions.

EU funding

Every year 17-20 scholarships are available for Non-EU students (24.000 EUR/year) and EU students (10.000 EUR/year).

the application deadlines are 1 December 2010 for Category A applicants and 2 May 2011 for Category B applicants and scholars (established researchers and teachers) who wish to collaborate with EM Food of Life teaching.

http://www.emfoodoflife.eu/

Read More

Fakta Mengenai Lautan

Indonesia adalah negara yang dikelilingi oleh laut. Maka tidak heran, kita sebagai penduduk Indonesia pasti sering berwisata ke laut atau pantai. Tapi, taukah kita tentang sedikit fakta mengenai air laut? Tentunya kita mengetahui fakta bahwa air laut bukanlah air murni tapi berisi sejumlah padatan terlarut. Namun pernahkah kita memperkirakan berapa jumlah zat terlarut yang ada dalam setiap tetes air laut?

Fakta menunjukan bahwa tiap tetes air laut mengandung 1,8 mg padatan terlarut atau setiap kilometer kubik air laut mengandung sekitar 3,6x1010 kilogram padatan terlarut. Jumlah yang sangat besar bukan?

Hampir 71% dari permukaan bumi tertutup air. Lautan mencakup area seluas 361 juta kilometer persegi pada kedalaman rata-rata 3.729 meter sehingga memiliki kurang lebih 1,35 milyar kilometer kubik air. Ini berarti bahwa lautan mengandung total lebih dari 4,8 x 1021 kilogram bahan terlarut. Sebagai perbandingan, total massa bumi adalah 6x1024 kg. Jadi sekitar 0,08% massa bumi terlarut di dalam lautan. Sungai mengalir ke lautan dan gunung berapi yang ada bawah laut ini terus-menerus menambah jumlah mineral air laut. Namun, pembentukan sedimen dan kebutuhan biologis organisme selalu menghilangkan jumlah zat terlarut dengan jumlah yang sama. Keseimbangan terjadi!

Air laut adalah larutan yang tersusun banyak zat. Komponen terlarut utama air laut adalah natrium klorida, suatu garam dapur. Selain natrium dan klorin, unsur-unsur utama dalam air laut adalah magnesium, belerang, kalsium, kalium, bromin, karbon, nitrogen, dan strontium.
Sepuluh unsur ini merupakan pembentuk 99% bahan terlarut di dalam lautan. Selain natrium klorida, mereka bergabung untuk membentuk senyawa seperti magnesium klorida, kalium sulfat, dan kalsium karbonat (kapur). Hewan menyerap kalsium karbonat dari laut dan membuatnya menjadi tulang dan cangkang.

Zat lain berada dalam jumlah kecil di air laut. Terdapat jumlah yang mengejutkan dari logam berharga di dalam air laut, termasuk sekitar 1,3x1011 kilogram tembaga, 4,2x1012 kilogram uranium, 5,3x109 kilogram emas, 2,6x109 kilogram perak, dan 6,6x108 kilogram timbal. Unsur-unsur lain termasuk 2,6x1012 kilogram aluminium, 1,3x1010 kilogram timah, 2,6x1011 kilogram mangan, dan 4,0x1010 kilogram merkuri.

Orang mungkin akan berpikir bahwa dengan adanya kandungan logam yang sangat besar, maka dimungkinkan adanya pertambangan laut. Saat ini, hanya empat unsur yang berhasil diekstraksi secara komersial dalam jumlah besar. Unsur tersebut adalah natrium, klorin, magnesium, dan bromin. Bahkan, sebagian besar produksi magnesium AS berasal dari air laut, dan laut merupakan salah satu sumber utama bromin. Unsur-unsur lain belum secara komersial diambil dari lautan karena biaya recovery yang jauh lebih tinggi daripada nilai ekonomi mereka. Namun, adanya kemungkinan penipisan cadangan logam di kontinental dan penemuan teknik recovery yang lebih efisien, menjadikan pertambangan air laut akan menjadi prospek yang menjanjikan.

Salah satu metode yang menjanjikan untuk mendapatkan unsur-unsur dari air laut adalah menggunakan organisme laut. Banyak hewan laut mengabsorpsi unsur-unsur tertentu dalam tubuh mereka pada konsentrasi yang berkali-kali lipat lebih tinggi daripada konsentrasi dalam air laut. Vanadium, misalnya, diambil oleh lendir tunicates tertentu dan dapat terkonsentrasi pada hewan ini lebih dari 280.000 kali konsentrasinya di dalam air laut. Organisme laut lainnya dapat mengkonsentrasikan tembaga dan seng sebanyak 1 juta kali lipat. Jika binatang itu dapat dibudidayakan dalam jumlah besar tanpa membahayakan ekosistem laut, mereka bisa menjadi sumber yang berharga unsur mendapatkan trace metal.

Selain bahan terlarut, air laut memiliki partikulat tersuspensi yang mengambang di air dalam jumlah yang besar pula. Sekitar 15% mangan dalam air laut berada dalam bentuk partikulat, seperti juga timbal dan besi. Demikian pula, sebagian besar emas dalam air laut menempel pada permukaan mineral lempung tersuspensi. Seperti halnya kasus padatan terlarut, penyaringan partikel-partikel ini dari air laut yang tidak menguntungkan secara ekonomis saat ini. Namun, karena banyak partikel tersuspensi dalam air laut bermuatan listrik, teknik pertukaran ion dan modifikasi proses elektrostatik suatu hari nanti dapat menjadi metode penting untuk recovery trace metal.

Read More

Scale dan Pencegahannya

Scale adalah endapan yang terbentuk pada permukaan yang kontak dengan air sebagai akibat dari perubahan fisik atau kimia. Pembentukan scale menyebabkan berbagai masalah operasional. Apabila scale terbentuk pada pipa maka akan terjadi pengurangan diameter pipa sehingga menurunkan debit air yang melalui pipa tersebut. Scale dapat mengakibatkan penyumbatan pada sistem penyaring dan valve. Karena scale merupakan penghantar panas yang buruk, pembentukan scale pada heat exchanger menyebabkan penurunan efisiensi transfer panas. Selain itu scale dapat menginduksi korosi lokal di bawah deposit sehingga struktur makin tipis dan dapat pecah karena terkena tekanan internal.

Kalsium karbonat dan kalsium sulfat merupakan komponen utama pembentuk scale. Selain itu juga terdapat scale magnesium hidroksida. Scale-scale ini terbentuk ketika kelarutan dari komponen-komponen pembentuk scale terlampaui. Hal ini terjadi akibat adanya peningkatan konsentrasi salah satu komponen tersebut.

Pembentukan scale dipengaruhi oleh temperatur. Kelarutan CO2 menurun dengan meningkatnya suhu sehingga keseimbangan antara CO2, CO32- dan HCO3 akan berubah. Ion bikarbonat mengalami disosiasi pada suhu > 70 ° C membebaskan CO2 dan menyebabkan peningkatan konsentrasi CO32-.

2HCO3- = C02(g) + CO32- + H20

Ion ini bereaksi dengan ion Ca untuk membentuk scale CaCO3 yang relatif tidak larut

Ca2+ + CO32- = CaCO3 (s)

Dengan bertambahnya waktu, scale CaCO3 semakin keras.

Pada temperatur yang lebih tinggi lagi, karbonat mengalami dekomposisi
CO32- + H2O = 2 OH-
Ion OH- bergabung dengan ion Mg2+ membentuk endapan Mg(OH)2
Mg2+ + 2 OH- = Mg(OH)2

Scale Mg(OH)2 dominan pada temperature di atas 82 oC dan scale CaCO3 di bawah 80 oC.

Scale kalsium sulfat terdiri dari tiga jenis yaitu gypsum (CaSO4.2H2O), anhydrite (CaSO4) dan hemihydrates (CaSO4.1/2H2O). Kelarutan ketiga scale ini menurun dengan meningkatnya temperatur. Gypsum merupakan jenis scale yang paling umum. Scale kalsium sulfat lebih keras dan kurang porous daripada kalsium karbonat sehingga lebih susah dihilangkan. Selain itu kalsium sulfat tidak larut dalam asam.

Pembentukan scale dapat dicegah dengan menambahkan inhibitor. Berbagai senyawa telah diketahui efektif menghambat pembentukan scale dengan cara menghilangkan ion pembentuk scale dan padatan tersuspensi dari air. Inhibitor anorganik yang umum digunakan adalah natrium hexametaphosphate dan natrium tripolyphosphate. Inhibitor ini efektif pada konsentrasi rendah (2-5 ppm untuk CaC03 dan 10-12 ppm untuk CaS04). Namun inhibitor hexametaphosphate akan membentuk orthophosphate yang tidak diinginkan di atas temperatur 140°F (59.5°C). Inhibitor scale organik contohnya adalah aminotrimethylene phosphoric acid (ATMP). Inhibitor ini stabil hingga temperatur 250°F (120°C) dan pada semua nilai pH.

Scale juga dapat dihilangkan dengan cara penambahan asam. Kalsium karbonat larut di dalam asam klorida, asam format, asam asetat dan asam sulfamic. Asam klorida bisa digunakan untuk menghilangkan scale CaCO3 akan tetapi harus mengandung salah satu sequestering agents seperti asam asetat, asam oksalat atau asam glukonat untuk mencegah presipitas besi yang tidak diinginkan.

Berbeda dengan CaCO3, gypsum tidak larut di dalam asam. Oleh sebab itu harus diubah menjadi scale lain seperti kalsium karbonat. Ammonium bikarbonat atau natrium karbonat ditambahkan untuk mengubah gypsum menjadi CaCO3. Gypsum juga dapat diubah menjadi Ca(OH)2 oleh KOH. Baik CaCO3 maupun Ca(OH)2, keduanya larut di dalam asam sehingga dapat dihilangkan dengan penambahan asam. Selain asam, EDTA juga dapat melarutkan gypsum secara langsung namun tidak ekonomis.

Read More

Mengapa coating mengalami kegagalan?

Seperti dijelaskan pada ulasan sebelumnya bahwa cat atau coating digunakan untuk melindung lapisan di bawahnya agar tahan aus dan korosi. Selain itu juga digunakan untuk mempercantik penampilan. Namun bagaimana jika ternyata coating tersebut mengalami kegagalan dalam menutupi permukaan. Seperti terlihat pada gambar, alih-alih mobil kesayangan kita tampil cantik namun justru terlihat seperti barang rongsokan karena adanya pengelupasan cat di sana-sini. Selain itu struktur menjadi tidak terlindungi lagi dari korosi. Hal ini sangat terlihat ketika kendaraan kita kena gores maka bagian yang tergores itu dalam hitungan hari akan timbul karat.



Sebenarnya apakah yang menyebabkan kegagalan coating tersebut? Untuk mengalami kegagalan coating harus mengalami stress. Ada berbagai penyebab timbulnya gaya stress ini, antara lain gaya fisik yang menyebabkan strain dan deformasi, serangan zat kimia, degradasi oleh sinar UV dan kecenderungan sistem tertutup untuk mencapai kondisi keseimbangan.

Mechanical Stress
Stress mekanik merupakan penyebab utama kegagalan coating apabila formulasi coating, persiapan permukaan dan proses pengecatan telah dilakukan dengan baik. Stress oleh gaya fisik dapat terkena pada coating dengan berbagai cara. Antara lain karena adanya kontraksi/ekspansi karena perubahan suhu atau kelembababan, vibrasi substrat karena dekat dengan mesin, impact oleh benda lain dan sebagainya.

Internal stress
Ketika coating mengalami curing, mereka mengalami penyusutan (shrinkage). Penyusutan ini terjadi karena adanya penguapan solven dan/atau pembentukan cross linking polimer. Apabila dilihat salam skala atomik, maka jarak antar atom setelah cross linking menjadi lebih pendek daripada sebelumnya. Faktor perubahan jarak atom inilah yang menyebabkan polimer mengalami penyusutan dalam usaha untuk menurunkan energi internal.

Pada tahap awal evaporasi solven dan/atau cross linking, temperatur transisi gelas (Tg) polimer berada di bawah temperatur kamar sehingga pada temperatur kamar ini rantai polimer mempunyai cukup mobilitas untuk mengalami penyusutan. Akan tetapi seiring berjalannya waktu, nilai Tg akan semakin besar sehingga rantai polimer akan mengalami penurunan mobilitas. Akibatnya muncul stress internal dari ketidakmampuan coating untuk mengalami penyusutan selanjutnya. Jadi bukan penyusutan yang menyebabkan stress, namun justru karena tidak mampu mengalami penyusutan lagi maka coating mengalami stress.

Contoh kasus adalah ketika coating epoxy thermosetting dilapiskan ke aluminum foil. Ketika epoxy mengalami curing maka aluminum foil akan tergulung. Hal ini terjadi karena gaya relaksasi epoxy terhadap internal stress ditransfer ke aluminum yang tidak cukup kuat untuk menahannya. Jika aluminum foil diganti dengan substrat yang lebih kuat dan tebal seperti baja struktural maka baja tersebut tidak mengalami deformasi. Ada beberapa kemungkinan yang terjadi. Pertama, apabila adhesi coating-substrat cukup kuat dan kohesi antar molekul coating rendah maka akan timbul crack. Kedua, jika baik adhesi maupun kohesi kuat maka stress permanen akan tersimpan di dalam coating. Adanya tambahan stress dari luar seperti flexing dan freeze/thaw akan menyebabkan kegagalan. Ketiga, apabila adhesi lemah dan kohesi kuat maka akan terjadi delaminasi.

Internal stress juga menyebabkan kegagalan jika substratnya adalah coating lain seperti coating primer. Jika coating primer keras dan kuat maka peristiwa yang terjadi seperti pada baja. Namun jika coating primer mempunyai gaya kohesi yang rendah (mungkin karena pigmentasi berlebih) maka akan terjadi splitting kohesif. Disini yang terjadi adalah gaya penyusutan topcoating menyebabkan stress pada lapisan coating primer.


Serangan kimia
Pada awal tulisan ini telah disinggung bahwa coating akan mengalami kegagalan jika coating tersebut mengalami stress. Namun penyebab stress ini tidak hanya dari gaya fisik mekanik yang dapat menyebabkan deformasi. Semua hal yang dapat menyerang atau mendegradasi integritas coating juga dapat disebut stress. Degradasai kimia termasuk dalam jenis stress ini.

Coating yang mengandung ikatan tunggal karbon-karbon atau eter (C-O-C) relatif stabil terhadap serangan kimia. Binder yang mempunyai gugus alkohol, asam karboksilat, ester, amina dan amida serta ikatan ganda karbon-karbon akan lebih mudah terserang oleh bahan kimia agresif seperti asam, basa dan oksidator.

Kegagalan yang umum terjadi adalah pada coating alkyd yang terekspos alkali dan kelembaban. Alkyd adalah oil-modified polyesters dimana jaringan polyester tidak sangat stabil pada kondisi alkalin lembab. Pada kondisi ini polyester dapat mengalami hidrolisis berupa pemutusan ikatan karbon-oksigen. Reaksi ini disebut saponifikasi dan menghasilkan asam karboksilat dan alkohol. Namun karena berada pada lingkungn alkalin, maka asam berubah menjadi garam dan akan larut dalam air. Hal inilah alasan mengapa alkyd seharusnya tidak digunakan pada substrat alkalin seperti beton.

Weathering Stress
Unsur-unsur cuaca sederhana seperti panas, cahaya dan kelembaban dapat bersifat destruktif terhadap coating. Namun di antara unsur-unsur cuaca tersebut, sumber utama penyebab degradasi coating adalah radiasi UV energetik dari sinar matahari. Radiasi UV ini menyebabkan pemutusan rantai dan kemudian membentuk radikal bebas yang menginisiasi perusakan cross linking polimer. Kejadian ini menyebabkan perubahan-perubahan fisik coating, biasanya ke arah yang lebih buruk.

Dua tipe coating yang menunjukkan absorpsi sognifikan pada sinar UV dengan panjang gelombang 280 nm ke bawah adalah urethanes and epoxies. Sinar matahari dapat secara langsung memutuskan ikatan pada coating ini. Coating urethane yang terbuat dari prekursor aromatik akan berubah menjadi kekuningan di bawah sinar matahari, sementara coating epoxy memudar secara cepat.

Masalah ini dapat dihadapi pada polimer yang memiliki ikatan ganda karbon - karbon terkonjugasi. Ikatan ganda ini dapat menstabilkan radikal bebas sehingga reaksi propagasi perusakan polimer dapat dicegah.

Walaupun banyak polimer tidak menyerap radiasi UV pada panjang gelombang di bawah 280 nm sehingga tidak rusak oleh cahaya matahari, namun banyak coating menggunakan resin yang mengandung sejumlah kecil impuriti keton dan peroksida. Imputiti ini dapat menyerap sinar matahari membentuk radikal bebas dan kemudian menginisiasi proses fotooksidasi.

Osmotic Blistering
Secara umum garam anorganik, asam dan basa susah menembus coating karena ukuran fisik mereka dan fakta bahwa sifatnya yang ionik menyebabkan tidak kompatibel dengan polimer organik penyusun coating. Tentu saja situasi ini dapat berubah jika zat kimia ini dapat bereaksi dengan coating atau jika terdapat cacat fisik seperti pinholes.

Air merupakan molekul kecil dapat mengalami permeasi melalui coating dengan kecepatan yang berbeda pada tiap coating. Di bawah kondisi normal, hal ini tidak menyebabkan kegagalan prematur coating. Akan tetapi jika ada zat yang dapat larut di dalam air di antara coating dan substrat coating atau di dalam coating primer maka situasi ini dapat berubah secara dramatis. Air akan mengalami permeasi ke dalam coating dan kontak dengan spesies dan kemudian melarutkannya. Jika zat ini juga ada di permukaan luar coating maka sel osmosis terjadi.

Sel osmosis tersusun atas membran semipermeabel (dalam hal ini adalah coating) yang memisahkan larutan konsentrasi tinggi dengan konsentrasi rendah. Karena ada perbedaan potensial kimia maka akan lebih banyak air yang mengalami permeasi ke dalam coating. Konsekuensinya adalah terbentuk blister yang terisi air. Blister ini umum terjadi dan disebut blister osmotik.

Seringkali dikatakan bahwa pada blistering osmotik, air di dorong ke dalam coating oleh tekanan osmotik. Pernyataan ini tidaklah benar. Kalo benar-benar ada tekanan dari luar maka tekanan ini justru akan membuat coating melekat pada substrat. Air tidak akumulasi karena didorong oleh tekanan, namun air terakumulasi di daerah antara coating dan substrat untuk mengelimiasi gradien konsentrasi.

Salah satu spesies yang dapat menyebabkan blister ini adalah garam. Ada berbagai cara garam dapat menempel pada baja atau substrat lain. Pada lingkungan laut, penempelan garam dapat terjadi baik melalui kontak langsung dengan air garam atau melalui angin yang sarat akan garam. Pada lingkungan daratan, garam dapat berasal dari garam jalan yang menempel pada baja selama transportasi. Selain itu juga baja dapat terkontaminasi oleh garam akibat blast cleaning dengan abrasive yang memiliki kandungan garam tinggi. Garam tersebut bisa berasal secara alami sebagai akibat dari produksi abrasif atau bisa hasil dari kontaminasi abrasif daur ulang.

Selain garam, spesies kimia yang bertanggung jawab untuk blistering osmosis adalah solven yang dapat larut atau sebagian larut di dalam air. Solven ini dapat merupakan bagian dari formulasi coating atau dari thinner yang ditambahkan ke coating untuk meningkatkan sifat aplikatif.

Electroendosmotic Blistering
Pada tahun 1940-an, Kittleberger dan Elm mengalami bahwa blister pada panel yang telah dicat yang direndam dalam air laut hanya akan ada setelah daerah lain di panel mulai terkorosi. Setelah dilakukan pengujian maka disimpulkan bahwa blister ini terjadi karena electroendosmosis.

Gradien potensial listrik (yang terkait dengan korosi yang diamati oleh Kittleberger dan Elm) menyebabkan ion untuk bermigrasi melalui coating. Ion-ion memiliki apa yang disebut sebagai selubung hidrasi. Selubung hidrasi pada dasarnya merupakan beberapa molekul air yang menempel dan mengelilingi ion. Sementara ion bermigrasi melalui lapisan semipermeabel bawah pengaruh gradien potensial, maka air akan bergerak bersama mereka.

Read More