Prosiding Pertemuan llmiah lbnu Pengetahuan dun Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktoher 2002
ISSN 1411-2213
KARAKTERISTIK RAPAT ARUS KRITIS (Jc) SUPERKONDUKTOR YBa2Cu3O7-XDARI SUHU 30 K SAM PAl 90 K Wisnu Ari Adil, E. Sukirmaw, Didin S.W.l, GraceTj. Sulungbudil, Ari Handayanil, Setyo Purwanto1 daDYasuo Yamaguchi2 lPuslitbang Iptek Bahan (P3IB) -BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15314 2Institute for Material Research, Tohoku University
Sendai,Japan
ABSTRAK KARAKTERISfIKRAPAT ARUSKRHIS(Jc) SUPERKONDUKTORYBa CU 0 2
J
,-X
DARI SUHU30 KSAMPAI
90 K. Rapat arus kritis superkonduktor YBa2Cu,O,.x basil proses sintering maupun pelelehantelah diukur dalam rentang suhu (7) dari 30 K sampai 90 K (Tc""J dengan medan magnet luar (HJ dari 0 sampai 20 kOe pactadua arab medan magnet tegak lurus dan sejajar dengan permukaan sampel. KetergantunganJc terhadap suhu daDmedan magnetini secara umum bersesuaiandengan [enomenaflux creepberdasarkankerangka kerja modelAnderson-Kim yang mengikuti hubungan Jc(B..t) = Jc(B. 0)[1- a(B)t -hi]. Mekanisme pengontrol Jc dalam superkonduktor YBa2Cu,O,.x berasaldari adanya peningkatan grain coupling daD besarnya potensial pinning yang ditandai dengan adanya peningkatan medan transisi bahan ini. Hubungan antara Jc terhadap suhu daD medan magnet, besertagambaran lengkap dari perilaku bahan ini akan didiskusikan pactamakalah ini. Kala kunci : superkonduktor, rapat arus kritis, suhu, clanmedan magnet
ABSTRACT CRITICAL CURENT DENSITY (Jc) CHARACTERISTICS OF YBaZCU3O7-XSUPERCONDUCTOR FROM 30 K TO 90 K. Critical current density on YBaZCu307."superconductor resulted from sintering and melting processeshave been measured on temperatures (7) from 30 K to 90 K (Tc/IO)with in applied magnetic field (H) from 0 to 20 kOe perpendicular and parallel to the sample surface. The dependencesof Jc on the temperature the magnetic field are in agreement with the flux creep phenomena on the framework of Anderson-Kim model following the relation Jc(B,/) = Jc(B,0)[1 -a(B)/ -bl]. The mechanism of controlling Jc in YBaZCU3O7'"superconductorappearsfrom the improvement of grain coupling and potential pinning that shown by the increasing of field transition of this material. The correlation of Jcon temperature in the magnetic field, and a complete picture of the material properties will be presented in this paper. Key words: superconductor, critical current density, temperature. magnetic field.
PENDAHULUAN Rapatarus kritis (Jc) pactasuperkonduktor suhu transisikritis (Tc)tinggi (STT) secaraurnurndipengaruhi oleh adanya hubungan lemah (weak link) sepanjang batas butir daD intragranularfluxpinning [1-4]. Sehingga untuk mengatasi pengaruh daTi weak link tersebut,beberapa teknik fabrikasi seperti melt texture growth, quench melt growth, daDpowder meltprocesse,~ telah sukses dikembangkan [5-8]. Diantara metode tersebut yang pernah dilakukan daD relatif sederhana adalah menggunakan metode melt texture growth yang dimodifikasi [9]. Metode ini temyata cukup efektifuntuk mengatasi masalah tersebut. Bahan STT yang sangat mudah dihasilkan (reproducible) adalah superkonduktor YBa2Cu3O7.x' Bahan superkonduktor ini sangat baik sebabmemiliki
210
sifat intrinsik yang sangat komplek, relatifmempunyai Jc yang cukup tinggi, daD dapat diperoleh dalam bentuk sampelpolikristalin [4, 9, 10]. Padapenelitian serelumnya telah diperoleh Jc tinggi pada sampel polikristalin superkonduktor YBa2Cu,070x sampai pacta orde 10' -104 A.cm02yang diukur pacta suhu 77 K baik menggunakan medan magnet luar rnaupuntanpa medan rnagnetluar [4,10]. Berawaldari keberhasilanini, actabeberapakajian yang belum dipahami yaitu mengenai mekanisme pengontrol Jc dalam superkonduktor YBa2Cu, °70xclan apakah peningkatan Jc ini hanya datang daTi pengembangankopel antarbutir (grain coupling) atau ditenulkan secara lengkap olehflux pinning. Kajian ini merupakan kelanjutan daTi penelitian-penelitian
Karakteriytik RapatAru.YKritis (Jc) SuperkonduktorYBa2Cu..O '.xdari Suhu 30K Sampat90K (WLYnuAri Adi)
sebelumnyayang membahasmengenaihubunganantara orientasi texture kristal dengan peningkatan rapat arus kritis dalam bahan superkonduktor YBa2Cu3O,.xdan peningkatan flux pinning pada bulk superkonduktor YBa2Cu3O,-xmelalui proses melt texture growth [3, 4]. Pada penelitian ini ditujukan untuk mempelajari ketergantungan Jc terhadap suhu dan medan magnet pada superkonduktor YBa2Cu3O7-Xsehingga dapat memberikan gambaran lengkap daTiperilaku komplek bahan ini daTi suhu 30 K sampai 90 K.
TATA KERJA Sampel superkonduktor YBa2Cu3O7-Xdibuat melalui reaksi padatan dati percampuran oksida-oksida penyusun, yaitu : Y 2°3' BaC03, clan CliO dengan perbandingan stokiometri unsur Y : Ba : Cu = 1 : 2 : 3. Ketiga oksida tersebut dicampur dengan alkohol sebanyak 100 cc kemudian diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 5 jam. Hasil pencampuran tersebut dikeringkan kemudian digerus dengan menggunakan ball milling selama 5 jam. Setelah itu serbuk hasil pencampurantersebutdikalsinasi pada suhu 900 "C selama 4 jam, kemudian dicetak dalam bentuk pellet (sampel silinder) berukuran d (ketabalan) = 2 mm dan D (diameter) = 21 mm dengan tekanan 13,6 MFa sebanyak4 buah. Sampel-sampelyang telah dicetak tadi di-sinterpada suhu940 "C selama 10jam di dalam aliran udarabiasa .Dua sampelpertama disebut dengansan1pel A sedangkan kedua sampellainnya akan dilanjutkan dengan proses pelelehan. Metode yang digunakan adalah melt texture growth (MTG) yang dimodifikasi. Dua sampel terakhir dilakukan proses pendinginan Iambat dati fasa cairnya dengan laju 10 "C/jam sampai suhu 900 "C, clan disebutdengan sampelB. Ketiga proses tersebut yaitu kaisinasi, sintering, dan pelelehan secara detail dapat mernjuk pada referensi [3, 4,9, 10]. SampeIsampel ini dibuat di Iaboratorium preparasi cuplikan Bidang Bahan Maju, Puslitbang Iptek Bahan, BATAN. Keduajenis sampel ini baik sampel A maupun B diuji sifat Meissner dengan cara : sampel diletakkan di alas permukaan magnet permanen pada suhu nitrogen cair (T = 77 K). Apabila sampel melayang di alas permukaan magnet tersebut, berarti bahan tersebut diindikasikan sebagaibahan superkonduktor clanbegitu sebaliknya.Pengamatanstruktunnikro sampeldilakukan dengan bantuan SEM (Scanning Electron Microscope) di Puslitbang Iptek Bahan BATAN. Sifat magnetik sampel diukur dengan menggunakan magnetometer SQUID. Pengukuran ini dilakukan oleh Prof. Yasuo Yamagtlchi di Universitas Tohoku, Senday,Jepang. Alat ini beketja berdasarkan metode induksi [11]. Sampel diukur pada variasi suhu, yaitu: 30 sampai 90 K (TcnoJdalam rentang medan magnet luar H dati 0 sampai 20 kOe. Medan magnet diarahkan tegak lurns dan sejajar dengan permukaan sampel. A.nalisis data pengukuran ini. menggunakan model keadaankritis Bean [12, 13]yaitu
dengan persamaan Jc = 2Mf/d, dimana Mf dan d berturut-tumt adalah magnetisasidan ketebalansampel.
BASIL DAN PEMBAHASAN Ketergantungan Jc terhadap subu pada sampel A dalam rentang medan magnet loaf H dari 0 sampai 20 kOe tegak loTUs terhadap permukaan sampel ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 2 menunjukkan ketergantungan Jc terhadap subu dalam arab medan magnetyang sejajarterhadappermukaan sampel. Kedua gambar menunjukkan hal yang sempayaituJc berkurang dengan meningkatnya suhu, walaupun pada T < 40 K untuk arab medan magnet yang sejajar terhadap permukaan sampel, Jc terlihat berkurang secara linier dengan meningkatnya suhu. SedangkanGambar 3 dan 4 bertumt-tumt mempakan kurva ketergantungan Jc terhadap suhu pada sampel B dalam rentang medan magnet lOaf H daTi 0 sampai 20 kOe dalam arab tegak rums daD sejajar dengan permukaan sampel.
-,u In ".i:'
-=
~
~ ()
In
2 «
ro D-
0.::5.-
IU
a:
Gambar 1. Kurva Jc-'[ untuk arab medanmagnettegak lurus terhadap permukaansampel A
-, (J
00 N~ ',: 'E 1 :p
~ (J cn ~ =' ".
a ~ ."'i5 Co
~
(I]
(k:
0 20
30
40
50
60
70
80
90
100
Suhu, T (K) Gambar 2. Kurva Jc-T untuk arah medanmagnetsejajar terhadap permukaan sampel A
Jc daTikedua sampeltersebut menunjukkan pola quadratic terhadap perubahan suhu. Hal ini secara umum bersesuaiandengan fenomena perambatanfluks (j7ux creep) berdasarkan kerangka kerja model "4nderson-Kim yang dapat memberikan gambaran lengkapmengenai ketergantunganJc terhadap suhudan
211
Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktober 2002
5 ~,;
:i
ISSN1411-2213
I
-,u :&
~ In
~
~
!
~ ~
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Suhu, T (K) Gambar 5. Foto SEM sampel A
,
-,u
(/)-..-
--H=OkOe -G-H= 1 kOe -lr-H = 2 kOe
~;p'"'§ 2 (/)
-+-H
= 3 kOe H = 5 kOe
.
:J « .("b 0-
-o-H=7kOe -+-H=9kOe
y,
---H=11kOe -+-H = 13 kOe
~
m x 1
Q.~
m
~
~H= 15 kOe -+-H = 17 kOe -H=
20
30
40
50
60
70
80
19 kOe
90
100
Suhu, T (K) Gamba, 4. Kurva Jc-T untuk arah medanmagnetsejajar terhadap permukaan sampel B
medan magnet [14, 15]. Menurutmodel ini,Jc pada suhu rendah (t = Ttrc« 1) diberikan oleh persamaan: Jc(B,t) = Jc(B,O)[J- a(B)t -ht]l
(1)
T daDTc bertumt-tumt adalah suhupercobaan daDsuhu transisi kritis, daD koefisien b dalam persamaan (1) mempakan ketergantungan suhu daTi perbedaanenergi bebas antara jumlah flux yang terperangkap (pinned) daD yang tidak terperangkap (unpinned). Sedangkan koefisien arB) diberikan oleh persamaan :
Gambar 6. Foto SEM sampelB
superkonduktor YBa2Cu3O7-X disebut dengan copper pair) [16, 17]. Dan cooper pair ini yang nantinya akan membawa arus super (super current) pada bahan superkonduktor tersebut. Sehingga pada suhu di bawah suhu transisi kritis (T < Tc), besarnya pair interaction energy ini akan terpenuhi. Semakin rendah suhu percobaan,maka semakinbesarpair interaction energy. Setiapbahan superkonduktor memiliki Tc berbeda-beda. Tc untuk superkonduktor YBa2Cu3O7-X adalah 91 K. Perjalanan cooper pair pada bahan ini secara makroskopik salah satunya ~ergantung pada grain coupling. .
kTc
a(B) =
(2) Jc (B,O)In (dB .0. / Ec)
k, d, B, 0, dan Ec berturut-turut adalah konstanta Boltzmann, jarak loncatan rata-rata darijlux bundle, medan magnet induksi, frekuensi percobaan,dan kriteria medan listrik yang digunakan untuk mendifinisikan Jc [14, 15]. Dari persamaan tersebut menunjukkan bahwa rapat arus kritis Jc dipengaruhi oleh medan magnet daD suhu percobaan. Berdasarkan pacta teori Bardeen Cooper Schrieffer (BCS) bahwa faktor suhu ini berkaitandengan besarnya energi (pair interaction energy) yang diperlukan untuk pembentukanpasanganelectron(pada
212
Sedangkan faktor medan magnet berkaitan dengan pergerakan vortex pada bahan [18]. Setiap fluksoid yang berhasil menerobos ke dalam bahan superkonduktor selalu dibendung oleh arus super yang mengelilinginya tanpa disipasi, sehingga terjadi lokalisasifluksoid secaralateral. Padakeadaan ini, arus yang mengalir tersebut akan menimbulkan rapat gaya Lorentz yang bergantung pada rapat arus yang bersangkutan. Akibatnya vortex dalam keadaanbebas, sehingga pergerakan vortex ini menimbulkan energi yang disipatifUntuk itu diperlukan potensial pinning untuk mencegahpergerakan vortex ini. Pada Gambar 1 dan Gambar 2 terlihat bahwa semakin rendah suhu percobaannya, harga Jc semakin
;~my /' Y ~ 20 ~E
KarakteristikRapat Arus Kritif (Jc)SuperkonduktorYBa2Cu.,O 7..dari Suhu 30K Sampai90K (W/SnuAri Adi)
besar,namun kenaikan tampak sangatkecil. Sedangkan pacta Gambar 3 dan Gambar 4 terlihat bahwa semakin rendahnya suhu percobaan,harga Jc semakin besar dan kenaikan tampak sangatbesar.Pada sampel A (Gambar 1 daD 2), grain coupling masih lemah. Hal ini didukung oleh pengamatan dengan bantuan SEM seperti yang diperlihatkan pacta Gambar 5. Pacta Gambar 5 menunjukkan bahwa butir-butir kristal yang terbentuk tampak masih acak. Sehingga weak link sepanjangbatas butir ini masih sangatmendominasi transport aruskritis. Hal ini ditandai dengankenaikan yang cukup kecil pada T < Tc. Berbedahalnya dengan sampelB (Gambar 3 daD 4), grain coupling sudah semakin kuat. Tampak pacta Gambar 6 telah terjadi keteraturan sebagianbutir-butir kristal yang terbentuk (partial grain alignment). Partial grain alignment ini merupakan pembesaran sebagian butir-butir kristal akibat proses pelelehan tersebut. Sehingga pacta sampel B tampak pengaruh dati weak link ini sudah semakin kecil. Hal ini ditandai dengan kenaikan yang sangat besar pacta T < Tc. Sedangkan faktor medan magnet yang berkaitan dengan adanya potensial pinning dapat dilihat pacta Gambar 7, 8, 9, dan Gambar 10. Gambar 7 daD8 berturut -turnt mernpakankurva ketergantungan Jc terhadapmedan magnetpactasampel A dalam rentang suhuT dati 30 sampai90 K dalam arab
medan magnettegak lurns dan sejajardengan peffi1ukaan sampel. .~;Gambar 9 dan 10 bertumt -turnt mempakan kurva ketergantunganJc terhadap medan magnetpactasampel B dalam rentang suhuT daTi30 sampai 90 K dalam arab medan magnettegak lurns dan sejajardenganpeffi1ukaan sampel. Pacta Gambar 7 daD Gambar 8 terlihat bahwa semakin tinggi tnedan magnet terpasang, harga Jc semakin besar sampaibatasH = 2 kOe, kemudian harga Jc semakintumn. SedangkanGambar 9 daD Gambar 10 terlihat bahwa semakin tinggi medan magnettetpasang, harga Jc semakin besar sampai batas H = 2 kOe, daD Jc mampu dipertahankan sampai H = 9 kOe, kemudian berangsur-angsurturun kembali. Dari keduasampeLbaik sampelA maupun sampelB, peningkatan Jc berasaldari adanya potensial pinning pacta saat medan magnet dinaikkan. Sumber pinning pacta sampel A sebagian besarberasal daTibatas butir, sedangkanpactasampelB sebagian besar berasal daTi impuritas, yaitu YBCO fasa-211 [3,4]. PadasampelA, untukH> 2 kOepotensial pinning mulai melemah secara perlahan-lahan dengan meningkatnya medan magnet terpasang sampai H = 17 kOe. Kemudian pacta daerah medan magnet H > 17 kOe, Jc menumn secara cepat ke titik nolo 5 (J ..,
u
, ~- N"' ~ 'Eu (/) :J
-:-T=30K
m
!Y
I
~~T=55K
--t-T=60K
: ::: ~: ~~~
~.
T=75K -T=50K -T=55K
T=85K
10
20
15
0
25
5
Medan Magnet, H (kOe)
-,u
c. ro ~
-:--T-30K -G-T=35K -ft-T = 40 K --T=45K -,..-T = 50 K ">-T=55K -+-T=60K ---T=65K -+-T = 70 K
()
~ 2 b ~ -ro .-
[
In
10
15
20
25
Medan Magnet, H (kOe) Gambar 9. Kurva Jc-H untuk arab medan magnettegak lurus terhadappermukaansampelB
Gambar 7. Kurva Jc-H untuk arah medan magnet tegak lurus terhadap permukaan sampel A
t ~
= 55 K
-+-T=70K
1
~
-+-T=80K
---T
~
ro
I -'-T=75K ~
-;~T=55K T = 50 K
«+-' '-"62 .-x ro Co
= 45 K T:50K
:J
-+-T=50K
~~:::~=;~":!--i-':;:::1 :::! ,e,:~ ~
-.,.T
(J
In ~
-T=45K
~ 0..-
iU a. ~
~
-D-T:35K -ir-T 8 40 K
(
:~ 'E 3
-{O- T = 40 K
-<>-T:30K
-
~A
inN -,
-a-T=35K
.cI::
4
~
'V;
~~;
-,u iii
:p
y
-a-T=40K
N
--T=45K T=SOK
or:
~ 'Eu (/)
2
ro Q.
~~;~~~~ ~~~=~::;~~: ";~T=S5K -.-T=80K
~
~ "b.-
..T=65K -+-T = 70 K
.?5.-
T=75K ~T=80K
(II
~
-*c-T=75K
-o-T=30K -D-T = 35 K
3
_.-+-T=80K
~
-T=85K
-T=85K
0 0
5
10
15
20
25
Medan Magnet, H (kOe) Gambar 8. Kurva Jc.H untuk arah medanmagnetsejajar terhadap permukaan sampel A
0
5
10
15
25
Medan Magnet, H (kOe) Gambar 10. Kurva Jc-H untuk arah medanmagnetsejajar terhadappermukaan sampel B
213
l
----
Pro.fiding Pertemuan llmiah lbnu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktober 2002
ISSN1411-2213 ~ -r-
-,u
,
(.)
00- ~
:p~
(/)
~ ~
-«200.-.-
N
',p
~ 'E (,)
.]
«
(/)
:J
«'- "b
rn x rn
~
~c.. ~
~
(\1
0
2
5
9
...' 13 17
60 45 30
~
,
90 75
Medan Magnet,
Suhu, T
H (kOe)
(K)
Gambar 11. Kurva Jc-T-H untuk arah medan magnettegak lurns terhadappermukaansampelA
0
2
~~
Suhu, T
(K)
Gambar 13. Kurva Jc-T-H untuk arab medan magnettegak lurus terhadap permukaansampel B
U
~
T
-
J
(.)
...
9
--
In
(/) :)
5
30
" 6045 13 17 9075
Medan Magnet, H (kOe)
-,u (J) N
~
"':
b « ... ..-
'E ~ «
~
[ro ~
(J)
'-:J « 'b~
~
0
2
5
9
1"3 17 ~75 60 45 30
Medan Magnet,
Suhu, T
H (kOe)
(K)
Gambar 12. Kurva Jc-T-H untuk arah medan magnet sejajar terhadap permukaansampel A
Sedangkanpada sampel B, untuk H > 2 kOe potensial pinning sangatkuat sehingga mampu mempertahankan Jc sampaimedan magnetterpasangH = 9 kOe. Kemudian terjadi hal yang sarna dengan sampel A pada medan magnet H > 9 kOe potensial pinning mulai melemah secara perlahan-lahan dengan meningkatnya medan magnetterpasang sampaiH = 14kOe. Dan pada daerah medan magnet H > 14 kOe, Jc menurun secaracepatke titik noloPactadaerahmedan magnet 17kOe > H > 2 kOe dan 14kOe> H> 9 kOeyangberturut-turut untuksanlpel A dan sampel B, didugaflux intragranular mengalami perambatan (creep) karena berkurangnya potensial pinning denganmeningkatnya medan magnetterpasang dan aktivasi termal akibat pengaruh weak link pacta barnsbutir setelah bahan itu dilewati arus. Dengan kata lain bahwa salah satupenyebabberkurangnyaJc berasal dari intragranular flux creepyang mengakibatkanflux pada batas butir mengalami gaya Lorentz sehingga mengakibatkanmunculnya energi yang sangatdisipatif. Selanjutnya setelah melewati batas poten.\"ial pinning maksimum, pada H > 17 kOe dan H > 14 kOe yang berturut-turut untuk sampelA dan sampel B, Jc menurun secara cepat ke titik nolo Hal ini menunjukkan bahwa
214
---'---
+"'
ro
a. ro ~
-->< 0
2
5
9
13
1"7' 90 75 ~. 45 30
Medan Magnet,
Suhu, T
H (kOe)
(K)
Gambar 14. Kurva Jc-T-H untuk arab medan magnet sejajar terhadappermukaansampel B
vortex sudah dalam keadaan bebas bergerak sehingga menimbulkan medan listrik yang searah dengan rapat arns berdasarkan Hukum Faraday. Sehingga kehadiran medan listrik inilah yang mengakibatkan tansport listrik yang bersifat disipatif sebagaimanayang diungkapkan oleh rnmus daya,sehingga pactaakhimya kedua sampel ini bukan lagi bersifat superkonduktif. Gambar 9,10, 11,daD 12 mernpakan kurva tiga dimensi yang menggambarkan ketergantungan Jc terhadapsuhudalam rentang 30 sampai 90 Kdan medan magnet luar dalam rentang H daTi 0 sampai20 kOe pacta arah tegak turns daD sejajardengan permukaan sampel. Pactakedua sampel tersebut terlihat jelas bahwa terjadi perbedaan harga Jc dengan meningkatnya suhu daD medan magnet terpasang pacta saat medan magnet tersebut diarahkan baik tegak lUTUSmaupun sejajar dengan permukaansampel.Harga Jc tampak lebih tinggi pactasaatmedan magnet di arahkan tegak lurns dengan permukaan sampel dibandingkan pacta saat diarahkan sejajar dengan permukaan sampel.
KarakteristikRapatArus Kritis (Jc)SuperkonduktorYBa]CU..O 7-.dari Suhu 30K Sampai90K (WisnuAri Adi)
Hal ini berhubungan dengan sifat anistotropik bahan dan diduga terjadi misorientasi butiran yang sangatkecil pada saatmedan magnet luar diarahkanbaik tegak lurus maupun sejajar dengan permukaan sampel sehingga menimbulkan intragranular flux creep yang mengakibatkanflux pada batas butir mengalami gaya Lorentz. Terlihat pula adanya perbedaan medan transisi antara sampel A dan sampel B yang berturut~turut terletak pada H = 2 kOe dan H = 15 kOe. Medan transisi ini berarti bahwa bahan ini akan mengalami pembalmn sifat daTi bahan superkonduktif menuju ke bahan non superkonduktif. Terjadinya perbedaan medan transisi pada kedua sampel ini adalah disebabkan adanya pengaruh perbedaan kekuatan grain coupling daD besamya potensial pinning kedua sampel seperti yang telah dijelaskan di atas.
KESIMPULAN Pengukuran rapat arus kritis (.Jc)terhadap suhu (1) dalam rentang daTi 30 K sampai 90 K daD medan magnet luar (H) dalam rentang 0 sampai 20 kOe pada arab medan magnet tegak lurus daD sejajar dengan permukaan sampel baik sampel superkonduktor YBa2Cu3O7-X basil prosessintering maupun sampel basil proses pelelehan telah dilakukan. Faktor terpenting dalam memahami karakteristiklc ini adalah fenomena flux creep dari medan magnet (H) dari 0 sampai 20 kOe pada suhu antara 30 K sampai 90 K (Tcno/).Mekanisme pengontrol lc dalam superkonduktor YBa2Cu3O7-X berasal daTi adanya peningkatan grain coupling daD besarnya potensial pinning yang ditandai dengan adanya peningkatan medan transisi bahan ini. Grain coupling dapat ditingkatkan dengan menggunakan proses pelelehan sehingga terbentuk grain alignment sehingga pengaruh weak link dapat semakin diperkecil. Dan besarnya potensial pinning ini dipengaruhi oleh meningkatnya suhu eksperimen, medan magnet terpasang,daDaktivasi termal.
UCAPAN TERIMAKASm Penulis mengucapkanterimakasih kepadaBapak Drs Gunandjar, S.U. selaku Kepala Puslitbang lptek Bahan BAT AN, DR. Wuryanto, APU selaku anggota kelompok Superkonduktor, DR. Ridwan selaku Kepala Bidang Bahan Maju P3lB -BATAN yang telah memberikan kesempatanuntuk penelitian, daDkepada semua pihak yang telah membantu dalam kelancaran penulisan makaIah ini.
DAFTARPUSTAKA [1]. MINGHU, F., GANGJIN, H., MENG, C., ZHENKUAN, J., QIRUI, Z., Solid State Communications, 89, (2) (1994),93-95. JIN, S., TIEFEL, T.H., NAKAHARA. S., [2J
GRAEBNER J.E.,O'BRYAN, HM, FAS1NACHf, R.A., KA:M:MLO1T, G.W., Appl. Phy.~.Lett. 56 (13), (1990). (3J. WISNU, A.A. SUKIRMAN, S., WINATAPURA, S.W., GRACE, T.S., Jurnal SainsMateri Indonesia, 2 (1) (2002),21-24. [4J. WISNU, A.A. SUKIRMAN, S., WINATAPURA, S.W., GRACE, T.S., RIDWAN, Pengaruh Partial Grain Alignment Pada Arah Sejajar Bidang a-b Terhadap Rapat Arus Kritis Superkonduktor YBa2Cu,O7.., (akan terbit di Jurnal Sains Materi Indonesia,(2002). [5J. KRABBES, G., SCHATZLE, P., BIEGER, W., WIESNER U., STOVER, G., WU, M, STRASSER, T., KOHLER, A., LITZKENDORF, D., FISCHER, K., GORNET, P, Phy.s-icaC, 244, (1995), 145-152. [6]. TlXADOR, P., OBRADORS, X., TOURNIER, R., PillG, T., BOURGAULT, D., GRANADORS, X., DUVAL, J.M., MENDOZA, E., VARESI, E., BEAUGNON E., ISFORT, D., Supercond. Sci. Technol. 13, (2000), 493-497. [7). CHOI, C.H., ZHAO, Y., SORREL, C.C., LA ROBINA, M., ANDRIKillIS, C., Phy.\'icaC. 269, (1996),306-312. [8]. MURAKAMI, M., Supercond. Sci. Technol., 5, (1992),185-203. [9J. SUKIRMAN, E., Pengaruh Di.s-tribusi Keko.~ongan Oksigen pada Superkonduktivita,~ YBa2CujO7'Thesis Master Fakultas PascaSaljana Universitas Indonesia, (1991). (10]. SUKIRMAN, E., WISNU, A.A., SALMAH, Sintesis Superl<.onduktorYB~C",°7-' (Fasa-123) dengan Proses Pelelehan. Majalah BATAN, xxxm (1/2) (2000),31-45. (11], MUJAMILAH, RIDWAN, MUSLICH, M.R., PURWANTO, S., FEBRI, M.I.M., YOHANNES, A.M., SANTO SO, E., MUGIRAHARDJO, H., Vibrating Sample Magnetometer (VSM) tipe Oxford VSMI.2H, Seminar Nasional Bahan Magnet, Serpong,(2000). [12] BEAN, C.P.,Phys.Rev.Lett. 8, (1962) 250. [13]. MURAKAMI, M., MORITA, M., DOl, K., MIYAMOTO, K., Japanese Journal of Applied Phy.\'ic.s-, 28 (7), (1989),1189-1194. [14]. ANDERSON, P.W., KIM, Y.B., Rev. Mod. Phys. 36,(1964)39. [15]. SUN, Y., ZHANG, F., LU, Z., nANG., J., DU, J., ZHANG, Y., Phy.~.Rev.B, 51 (1), 1995.TINKAM, M.,Helv. Phy.s-.Acta61, (1988)443. [16]. BUCKEL, W., Superconductivity, VCH Publi.s-her Inc., New York,(1991). [17). ROSE-INNES, A.C., RHODERICK, E.H., Introduction to Superconductivity, Pergamon Press,(1969), 117-139. (18]. ROGERWORDENWEBER,Rep. Prog. Phys.. 62, (1999),187-236.
215
Prosiding Pertemuan lbniah llmu Pengetahuan don Teknologi Bahan 2002 ..\'erpong,22 -23 Oktober 2002
TANYAJAWAB Zaenal. PT Krakatau Steel Pel1anyaan 1. Apakah pengaruh heat treatment daTi sintering menuju melting dati bahan ini. Jawaban
ISSN1411-2213
Jawaban 1. Bahan ini memi1iki suhu transisi kritis TCnol -90K. Apabi1abahan ini digunakan pada T < 90K rnaka dia akan memi1iki sifat superkonduktivitas (bahan superkonduktor), dan apabi1a digunakan pada T > 90K maka bahan ill berubah sifat menjadi konduktor atau bahan resistor bergantung dati kemurnian bahanill.
1. Terjadi pengarahan butir (grain alignment) pada arab <001>,yaitu bidang tersebuttempatkeberadaan CuO plane. CuO plane adalab bidang yang dianggap sebagai ciri utama penyebab adanya sifat superkonduktivitas bahan ini. Apabila dikaitkan dengan sifat listriknya efek heat treatment meningkatkan harga rapat arus kritis sampai40 kali dari sebelumnya. Jc untuk sampel sintering 4 2 1-10 A/cm daD Jc untuk sampel melting j 2 4xl0 Ncm padaT=30K Hanedi Darntasetiawan, Fisika FMlPA -IPB
Pertanyaan 1. Bagaimanaefektivitasbahan ini dilihat dari segibiaya proses pembuatan dan disain alai dibandingkan dengan keuntungan pemanfaatannya Jawaban 1. Optimalisasi bahan ini pactasuhu T < 90 K, memang kelihatannyamahal apabiladilihat dari segi ill, namun hila dibandingkan biaya disain daDprosestersebut, sangatkecil dari pactabahanill, hila digunakan untuk memproteksi alat-alat seharga 1 milyar keatas
Bambang,PMBI -BATAN Per1anyaan 1. Apa keguanaanbahanini secaraap1ikasi 2. Berapaamsyang mampudilewatibahanini Jawaban 1. BBM -P3IB BATAN sedang mengembangkan pembuatan a1at peraga (KIT) fenomena superkonduktor untuk laboratorium SMU dan Universitas serta pembuatan superkonduktor Fault Current Limite1; FCL (pembatas arus gagal) untuk media proyeksi alai-alai canggih, dan gardu. 2. Arus yang dapat dilewati bahan ini tergantung daTi luas penampangnya. Untuk sampel .s-intering 10 -50 A dan untuk sampel melting -10 -200 A Ahmad Hanafi, LIPI Pertanyaan 1. Bagaimana efekny~ apabila bahan ini dioperasikaI1 pactasuhu kamar
Ke Daftar Isi 216
