Analisis Superkonduktivitas Bi-2223 Dopan Carbon Nanoparticles dan Carbon Nanotube dengan Metode Sol-Gel dan Sintering Berulang

Abstract

Pembuatan material superkonduktor BPSCCO dengan perhitungan stokiometri Bi:Pb:Sr:Ca:Cu = 1.6:0.4:2:2:3 telah dilakukan menggunakan metode sol-gel dan melalui proses sintering berulang pada temperatur 840 oC selama 30 jam serta penambahan dopan Carbon Nanoparticles (0.05 wt.% dan 0.1 wt.%) dan Carbon nanotube (0.05 wt.% dan 0.2 wt.%). Karakterisasi yang digunakan adalah karakterisasi XRD untuk menganalisis pembentukan fasa, karakterisasi SEM untuk menganalisis mikrostruktur dan karakterisasi resistivity untuk menganalisis temperatur kritis. Hasil pengkarakterisasian XRD dan SEM menunjukkan efek sintering berulang meningkatkan fasa Bi-2223 pada sampel, morfologi semakin rapat dan porositas menurun. Dari hasil pengkarakterisasian resistivitas, diperoleh niai temperatur kritis (Tc) optimum setelah proses sintering berulang sebesar 117,62 K. Kandidat terbaik didapatkan pada sampel BPSCCO dengan penambahan dopan CNT sebesar 0.2 wt.% terdapat fasa Bi-2223 semakin meningkat dengan fraksi volume superkonduktor 33,04 % dan morfologi yang terbentuk memiliki ukuran kristal yang kecil dengan kerapatan butir yang rendah dan sedikit porositas. Nilai Tconset sebesar 119,43 K dan Tczero sebesar 102,03 K dengan nilai p120ksebesar 2,1948×10-3 Ω.cm.

The manufacture of BPSCCO superconducting material with stoichiometric at the nominal composition of Bi:Pb:Sr:Ca:Cu =1.6:0.4:2:2:3 has been carried out using the sol-gel method and through the two-step sintering at 840 oC for 30 hours and addition of dopant Carbon Nanoparticles (0.05 wt.% and 0.1 wt.%) and Carbon Nanotubes (0.05 wt.% and 0.2 wt.%). The characterization used is XRD to analyze phase formation, SEM characterization to analyze microstructure and resistivity characterization to analyze critical temperature. The results of XRD and SEM characterization showed the effect of two-step sintering increased the Bi-2223 phase in the sample, the morphology was tighter and the porosity decreased. From the results of resistivity characterization, the optimum critical temperature (Tc) value after two-step sintering process was 117.62 K. The best candidate was obtained in the BPSCCO sample with the addition of CNT dopants of 0.2 wt.% there was an increasing Bi-2223 phase with a volume fraction of superconductors 33,04 % and the morphology formed has a small crystal size with low grain density with a minimum of porosity. The value of Tconset is 119.43 K and Tczero is 102.03 K with a value of p120k is 2,1948×10-3 Ω.cm.