Pembuatan dan Karakterisasi Kawat Superkonduktor SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dan Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dengan Penambahan Carbon Nanotube (CNT)

Abstract

Fabrication and characterization of SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 and Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 superconducting wire with addition (wt%) of carbon nanotubes (CNT). SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 and Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 wire are superconducting wires based Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 with the addition of carbon nanotube (%wt), the difference are the use of the tube SS316 (stainless steels 316) and Ag (argentum). The use of both tubes is done to see the comparison of both, especially SS316 which is expected to replace Ag, because SS316 price is much more affordable. These superconducting wires are widely used in electrical power applications. This process using by the PIT (powder in tube) method, which is preparation of material, wire drawing, and heat treatment processes. Fabrication of Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 superconducting wire made by in situ (which in the sintering process is done after Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 powder with the addition of CNT (%wt) is inserted into the tube), while the fabrication of SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 superconducting wire consists of three fabrication, which is 1st and 2nd fabrication are made by in situ, but 3th fabrication is made by exsitu (wherein the sintering process is done prior to the Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 with addition of CNT powders (%wt) is inserted into the tube). Characterization of the sample was using by cryogenic to determine the critical temperature (Tc), XRD to determine the phase formed, and SEM for the sample morphology. In this research, addition (wt%) carbon nanotube (CNT) in the fabrication of SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 superconducting wire not been able to increase the value of Tc (critical temperature), but the addition (wt%) carbon nanotube in the fabrication of Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 wire can increase the Tc (critical temperature) with Tc onset = 109.17 K and zero Tc zero = 71 K result of sintering at a temperature of 850 °C for 30 hours (sintering I) with a wire diameter = 5 mm. This indicates that the use of SS316 tubes has not been able to replace the Ag tubes as a sheath on the fabrication of Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 superconducting wire.

Telah dilakukan pembuatan dan karakterisasi kawat superkonduktor SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dan Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dengan penambahan (%wt) carbon nanotube (CNT). Baik kawat superkonduktor SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 maupun Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 keduanya merupakan kawat superkonduktor berbasis Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dengan penambahan (%wt) carbon nanotube, perbedaannya terletak pada penggunaan selubung/tabung yaitu SS316 (stainless steels 316) dan Ag (argentum). Penggunaan kedua tabung ini dilakukan untuk melihat perbandingan keduanya, khususnya SS316 yang diharapkan dapat menggantikan Ag, karena harga SS316 yang jauh lebih terjangkau. Kawat superkonduktor banyak digunakan dalam aplikasi tenaga listrik. Proses pembuatan kawat superkonduktor ini dilakukan menggunakan metode PIT (powder in tube), yang terdiri dari beberapa tahapan proses yaitu, preparasi bahan, penarikan kawat, dan proses perlakuan panas (heat treatment). Pembuatan kawat superkonduktor Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dilakukan secara insitu (dimana proses sintering dilakukan setelah serbuk Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dengan penambahan CNT (%wt) dimasukkan ke dalam tabung), sedangkan pembuatan kawat superkonduktor SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 terdiri dari tiga pembuatan, dimana pada pembuatan I dan II dilakukan secara insitu, namun pembuatan III dilakukan secara exsitu (dimana proses sintering dilakukan sebelum serbuk Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dengan penambahan CNT (%wt) dimasukkan ke dalam tabung). Karakterisasi sampel dilakukan menggunakan cryogenic untuk menentukan suhu kritis (Tc), XRD untuk melihat fasa yang terbentuk, dan SEM untuk morfologi sampel. Dari penelitian yang dilakukan penambahan (%wt) carbon nanotube (CNT) pada pembuatan kawat superkonduktor SS316/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 belum dapat menaikkan nilai Tc (suhu kritis), namun penambahan (%wt) carbon nanotube pada pembuatan kawat superkonduktor Ag/Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10 dapat meningkatkan Tc (suhu kritis) dengan nilai Tc onset = 109,17 K dan Tc zero = 71 K hasil sintering pada temperatur 850 oC selama 30 jam (sintering I) dengan diameter kawat = 5 mm. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan tabung SS316 belum dapat menggantikan tabung Ag sebagai selubung pada pembuatan kawat superkonduktor Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3O10.