Penelitian ini berangkat dari kebutuhan untuk mengurangi kemungkinan sebuah objek terdeteksi radar. Dalam sistem pertahanan udara modern, radar dapat mendeteksi keberadaan, posisi, kecepatan, dan karakteristik target melalui gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dan dipantulkan kembali. Karena itu, kemampuan mengurangi Radar Cross Section (RCS) menjadi salah satu aspek penting dalam meningkatkan kemampuan bertahan sebuah platform, termasuk pesawat, kapal, maupun kendaraan udara tanpa awak.
Salah satu pendekatan yang digunakan adalah Radar Absorbing Material (RAM). Material ini dirancang untuk menyerap energi gelombang elektromagnetik sehingga pantulan yang kembali menuju radar dapat dikurangi. Namun, penggunaan satu jenis material saja menghadapi keterbatasan. Fe3O4, misalnya, memiliki karakteristik magnetik yang mendukung penyerapan gelombang, tetapi ketidaksesuaian sifat elektromagnetiknya dengan ruang bebas dapat menyebabkan sebagian energi gelombang justru dipantulkan sebelum masuk ke material.
Almahdy, Hafidzah, dan Ruyat kemudian menggabungkan Fe3O4 dengan BaTiO3. Fe3O4 berperan sebagai fase magnetik, sedangkan BaTiO3 berfungsi sebagai fase dielektrik dengan kemampuan polarisasi tinggi. Kombinasi keduanya diharapkan menciptakan interaksi magnetik dan dielektrik yang saling melengkapi. Pada skala nano, kontak antara kedua fase tersebut juga dapat memperbesar efek polarisasi antarmuka yang membantu meredam energi elektromagnetik.
Dibuat melalui proses mekanis berenergi tinggi
Untuk menghasilkan komposit tersebut, para peneliti terlebih dahulu membuat nanopartikel Fe3O4 melalui metode kopresipitasi. Bahan awal berupa FeCl3.6H2O dan FeSO4.7H2O dicampurkan dengan perbandingan molar Fe3++ sebesar 1,7:1. Proses dilakukan pada suhu 80 derajat Celsius dengan pengadukan dan aliran nitrogen untuk mencegah oksidasi. Sementara itu, BaTiO3 dibuat melalui reaksi padatan dari BaCO3 dan TiO2, kemudian dikalsinasi pada suhu 1.100 derajat Celsius selama empat jam.
Kedua material tersebut kemudian digabungkan menggunakan High Energy Ball Milling atau penggilingan bola berenergi tinggi. Fe3O4 dan BaTiO3 dicampurkan dengan rasio berat 1:1 dan diproses menggunakan Planetary Ball Mill pada kecepatan 350 rpm selama satu jam. Bola penggiling berukuran 5 dan 10 milimeter digunakan dengan rasio bola terhadap serbuk 10:1. Menurut peneliti, proses ini membantu mengecilkan ukuran partikel sekaligus membentuk kontak yang lebih rapat antara fase magnetik dan dielektrik.
Karakter material kemudian diperiksa menggunakan tiga metode utama, yaitu X-Ray Diffraction (XRD) untuk melihat struktur kristal, Particle Size Analyzer (PSA) untuk mengetahui ukuran partikel, dan Scanning Electron Microscopy (SEM) untuk mengamati bentuk serta susunan permukaan material.
Ukuran median partikel mencapai 144,6 nanometer
Hasil XRD menunjukkan keberadaan dua fase kristalin, yakni Fe3O4 dengan struktur kubik spinel dan BaTiO3 dengan struktur tetragonal. Data pada penelitian menunjukkan ukuran kristal Fe3O4 berada pada kisaran 6,52–10,77 nanometer, sedangkan kristal BaTiO3 berada pada kisaran 36,64–37,23 nanometer. Tidak ditemukan fase amorf maupun puncak pengotor sekunder dalam pola difraksi yang dianalisis.
Pengukuran PSA memberikan hasil yang juga menarik. Distribusi ukuran partikel menunjukkan nilai D10 sebesar 95,1 nanometer, D50 sebesar 144,6 nanometer, dan D90 sebesar 2.251,9 nanometer. Nilai D50 berarti sekitar separuh populasi partikel memiliki ukuran di bawah 144,6 nanometer. Peneliti menyatakan hasil tersebut menunjukkan material berhasil dipertahankan dalam skala nanostruktur, meskipun sebagian partikel mengalami penggumpalan.
Pengamatan SEM memperlihatkan bahwa partikel tidak berdiri sebagai kristal nano yang terpisah, tetapi membentuk agregat dan jaringan yang saling mengunci. Partikel Fe3O4 yang lebih lunak tampak berukuran lebih kecil dan menempel pada atau menyelimuti kristal BaTiO3 yang relatif lebih besar dan lebih keras. Struktur tersebut menghasilkan jaringan kontak antarmuka yang padat antara kedua fase.
Menurut Muhammad Fajar Fauzan Almahdy dan rekan-rekannya dari Universitas Pertahanan Indonesia, struktur antarmuka yang terbentuk menjadi salah satu aspek penting dari material tersebut. Kontak luas antara Fe3O4 dan BaTiO3 berpotensi memperkuat polarisasi antarmuka sehingga energi gelombang elektromagnetik dapat diredam melalui mekanisme yang melibatkan kedua fase material.
Berpotensi untuk material penyerap radar
Peneliti menyimpulkan bahwa metode mechanical alloying berhasil menghasilkan nanokomposit Fe3O4-BaTiO3 dengan struktur kristalin kedua fase tetap terjaga dan ukuran median partikel 144,6 nanometer. Struktur agregat dan jaringan antarmuka yang terbentuk menjadi dasar bagi pengembangan material tersebut sebagai RAM untuk teknologi stealth.
Meski demikian, penelitian ini perlu dibaca secara proporsional. Studi tersebut terutama membuktikan keberhasilan sintesis serta karakteristik struktur dan morfologi material. Penelitian belum menyajikan pengukuran langsung mengenai seberapa besar gelombang radar yang benar-benar dapat diserap atau seberapa lebar frekuensi penyerapan yang dicapai. Peneliti sendiri mengakui bahwa variasi komposisi dan parameter penggilingan masih terbatas.
Tahap berikutnya yang disarankan adalah menguji berbagai parameter ball milling, menambahkan dopan untuk meningkatkan sifat dielektrik, serta membuat material dalam bentuk multilapis. Pengujian tersebut diperlukan untuk mengetahui kemampuan pencocokan impedansi dan memperluas rentang frekuensi penyerapan sebelum material dikembangkan lebih lanjut untuk aplikasi pertahanan.
Profil penulis
- Muhammad Fajar Fauzan Almahdy — afiliasi: Program Studi Teknologi Persenjataan, Universitas Pertahanan Indonesia. Penulis tercatat sebagai corresponding author. Gelar akademik dan bidang keahlian spesifik tidak dicantumkan dalam artikel.
- Mas Ayu Elita Hafidzah — Program Studi Teknologi Persenjataan, Universitas Pertahanan Indonesia. Gelar akademik dan bidang keahlian spesifik tidak dicantumkan dalam artikel.
- Yayat Ruyat — Program Studi Teknologi Persenjataan, Universitas Pertahanan Indonesia. Gelar akademik dan bidang keahlian spesifik tidak dicantumkan dalam artikel.
0 Komentar