pencaruh atmosfer dan suhu sinterinc pada kualitas pelet …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...
TRANSCRIPT
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854 - 5561
PENCARUH ATMOSFER DAN SUHU SINTERINC PADAKUALITAS PELET SINTER HIDROKSIAPATIT
(HA 1 DAN 2)
Ratih Langenati1, Bambang Sugeng2,
Nusin Samosir1, Djoko Kisworo 1, Ngatijo 1
ABSTRAK
PENGARUH ATMOSFER DAN SUHU SINTERING PADA KUALITAS PELET SINTER
HIDROKSIAPATIT (HA 1 DAN 2). Untuk mengetahui unjuk kerja serbuk HA lebih lanjut,
maka pada tahun ini dilakukan karakterisasi pada suhu tinggi dengan variasi atmosfer
sintering. Hal ini dilakukan untuk mengetahui pada suhu berapa HA tersebut akan
terdekomposisi, karena berdasarkan pustaka pada suhu sekitar 1ooo~e akan
terdekomposisi. Akan tetapi, menurut pustaka lainnya, sampai dengan suhu 11000e HA
masih tetap stabil karena adanya karbonat dan kation lain seperti Na+, K+, Mg2+ akan
menurunkan suhu densifikasi dan menghambat terjadinya dehidroksilasi. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk memperoleh HA yang mempunyai kerapatan tinggi yang akan
digunakan pad a implan yang memerlukan spesifikasi tersebut. Kedua serbuk HA (HA 1
dan HA2) tersebut dikompakkan menjadi pelet yang kemudian dipanggang pada suhu
tinggi (9000, 10000, 11000, 11150°c), Hasil pemanggangan diperiksa menggunakan XRD
untuk memeriksa fasa yang ada dan SEM untuk melihat morfologinya. Hasil pengujian
tersebut ker,ludian dianalisa,dan dibandingkan. Disimpulkan bahwa serbuk hidroksiapatit,
HA 1 dan HA2, pad a suhu tinggi sampai dengan 10000e dengan atmosfer argon dan CO2
masih menunjukkan kestabilan. Selain itu, pemanasan menggunakan atmosfer argon
menunjukkan laju perubahan densitas lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan
atmosfer CO2,
PENDAHULUAN
Pada penelitian yang lalu telah
diperoleh data bahwa pembuatan serbuk
hidroksiapatit (HA) melalui proses
konvensional dengan variasi pelarut air dan
cairan tubuh smtetls (SBF) yang disebutserbuk HA 1 dan serbuk HA2, ·Kedua serbuk
tersebut telah diuji dengan' XRD dan
menunjukkan spektra yang dihasilkan sama
dengan spectra HA sesuai dengan JePDS 9
432. Sedangkan dari hasil uji dengan FTIR
menunjukkan adanya perbedaan antara
spektra HA 1 dan HA 2, spektra HA 2
menunjukkan adanya gugus karbonat yang
berada pada posisi fosfat. Hal ini terjadi karena
pelarut yang digunakan adalah SBF.
256
Kemudian, serbuk tersebut dipanggng pada
suhu tinggi 9000, 10000, 11000, 12000 dengan
atmosfer udara dan diamati dengan XRD[11
Untuk mengetahui unjuk kerja serbuk
HA lebih lanjut, maka pad a tahun ini dilakukan
korakterisasi pad a suhu tinggi (di atas 900DC)
dengan variasi atmosfer sintering (carbon
dioksida dan gas inert). Hal ini dilakukan untuk
mengetahui pada suhu berapa HA tersebut
akan terdekomposisi, karena be'rdasarkan
literatur [2] pada suhu sekitar 10000e akan
terdekomposisi. Akan tet~pi, menurut [3.4]
sampai dengan suhu 1100De HA masih tetap
stabil. Disamping itu menu rut [5.6.7] dengan
adanya karbonat dan kation lain seperti Na+,
K+, Mg2+ akan menurunkan suhu densifikasi
ISSN 0854 - 5561
dan menghambat terjadinya dehidroksilasi.
Selain itu pada penelitian ini, atmosfer sintering
pun divariasikan untuk melihat pengaruhnya
karena menurut pustaka penggunaan atmosfer
tersebut dapat menghambat laju dekomposisi.
Alasan dilakukan penelitian ini adalah untuk
memperoleh HA dengan sifat mekanik yang
baik yang dapat diperoleh bila mempunyai
kerapatan tinggi. Kerapatan tinggi untuk
material HA dapat dicapai bila dipanaskan
pad a suhu tinggi. ntuk memperoleh HA yang
mempunyai kerapatan tinggi yang akan
digunakan pada implan yang memerlukan
spesifikasi tersebut, maka penelitian inidilakukan.
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
METODA PENELITIAN
Diagram alir Penelitian ditunjukkan
pada Gambar 1. Kedua serbuk HA (HA 1 dan
HA2) tersebut dikompakkan menjadi pelet
yang kemudian dipanaskan pada suhu tinggi900°, 1000°, 1100°, 1150° menggunakan
atmosfer CO2 dan argon serta ditahan selama
30 menit dengan laju pemanasan sekitar
3°C/men it. Sebelum dan setelah pemanasan
dimensi. pelet diukur untuk menghitung
densitasnya. Pelet hasil pemanasan diperiksa
dengan XRD untuk mengecek fasa yang ada
kemudian diperiksa morfologinya dengan SEM.
Hasil pengujian tersebut kemudian dianalisa.
Serbuk HA Pengompakan
PemanggangaT: 900°, 1000°,1100°, 1150°Ct: 30 menit
PengujianXRD,SEM
Analisa,evaluasi dan
pelaporan
Gambar 1. Diagram alir Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil percobaan diperoleh data
XRD, untuk sementara ini data yang diperoleh
baru sebagian, seperti ditunjukkan pada
gambar berikut. Grafik XRD pad a Gambar 2
adalah HA hasil pemanasan 900°C dan
Gambar 3 adalah HA hasil pemanasan
10000C, keduanya dengan atmosfer CO2,
Sedangkan pada Gambar 4 adalah grafik XRD
dari serbuk awal HA 1 dan hasil pemanasan
Gambar 2. Grafik XRD dati HA pada
pemanasan 9000C dengan atmosfer CO2
pada suhu 900°, 10000C dan Gambar 5 adalah
grafik XRD dari serbuk awal HA2 dan hasil
pemanasan pada suhu 900°, 10000C. Dari ke
empat gambar tersebut menunjukkan bahwa
sarnpai deng~n pemanasan 10000Cmenggunakan atmosfer CO2, HA 1 maupun
HA 2 tidak menunjukkan adanya perubahan
fasa dari HA. Hal tersebut mengindikasikan
bahwa HA stabil sampai dengan pemanasan1000oC.
Gambar 3. Grafik XRD dari HA pada
pemanasan 10000C dengan atmosfer CO2
2.5"1
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
II 600
I 500I. 400
300
200
100
ISSN 0854 - 5561
0,.
''''''''''''''''''''''~'»~''I.''''''%'<>'',",~'''''''''''~'''\,;''''=\,'\.~'\,''''''''''''''''\,'\,''''\,'\,\''%'\,'''<>2 teta
[~900:C02~h2-6TOOO~02=-~J
Gambar 4. Grafik XRD dari HA
dengan pelarut air dengan atmosfer CO2
Selain itu dari hasil pengukuran
densitas pelet seperti pad a gambar 6 dan 7
menunjukkan bahwa dengan meningkatnya
suhu pemanasan, densitas pelet juga
meningkat. Pad a pemanggangan dengan
100%
90'-'! 80%~ 70%
~ 60'-'8. 50""
B 40%_
= 30%e 20%c. 10%
0%
Gambar 5. Grafik XRD dari HA dengan
pelarut SBF dengan atmosfer CO2
atmosfer argon menunjukkan bahwa laju
perubahan densitas meningkat lebih cepat
dibandingkan dengan pemanggangan
menggunakan atmosfer CO2, Hal inipun
didukung pula dengan gambar SEM.
80'-'
j§ 70%a' 600/.~~ soo/.8. 40'/.
51 30'-'J3
~ 20'-'o 1oo/.
is. 0'-'900 1000
suhu
1100 1150 900 1000
suhu
1100 1150
_HA h20co2 _HAsbfco2
Gambar 6. Perubahan densitas HA
pada suhu tinggi dengan atmosfer CO2
Dari hasil SEM, diperoleh gambar
sebagai berikut yang menunjukkan adanya
HA h20argon _HA sbfargon
Gambar 7. Perubahan densitas HA
pada suhu tinggi dengan atmosfer argon
pertumbuhan butir dan porositas yang ada.
Gambar 8 Morfologi HA 1 pada pemanasan 900°C I Gambar 10 Morfologi HA 1 pada pemanasan
258
ISSN 0854 - 5561
dengan atmosfer CO2
Gambar 9 Morfologi HA2 pada pemanasan 900°C
KESIMPULAN
Dari uraian di atas dapat disimpulkan
bahwa serbuk hidroksiapatit, HA 1 dan HA2,
pada suhu tinggi sampai dengan 1000°C
dengan atmosfer argon dan CO2 masihmenunjukkan kestabilan. Selain itu,
pemanasan menggunakan atmosfer argon
menunjukkan laju perubahan densitas lebih
cepat dibandingkan dengan menggunakanatmosfer CO2.
PUSTAKA
1. Ratih Langenati, et all, The Microstructures
of Hydroxyapatite Powder From
Precipitation Method in Different Solution,
6th National Seminar on Microscopy and
Microanalysis (6th NSMM), Bogor,September 15, 2005.
2. Larry L.Hench and June Wilson, An
Introduction to Bioceramics, Advanced
Series in Ceramics, World Scientific, vol. 1,1993.
3. Ratih Langenati, Pengaruh PenambahanPlatinum pada Densitas dan KekerasanI
Pelet Sinter' Komposit
259
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
1000°C dengan atmosfer CO2
Gambar 11 Morfologi HA2 pad a pemanasan
1000°C dengan atmosfer CO2
Hydroxyapatite/Platinum, Thesis Magister
Teknik-Universitas Indonesia, 1999.
4. Ratih Langenati, Synthesis of
Hydroxyapatite With High Thermal
Resistance, Technical Report on
Indonesia-Italy Scientific and Technological
Cooperation, 2001.
5. Anna Siosarczyk, et.all, Calcium
Phosphate Materials Prepared fromPrecipitates with various
Calcium:Phosphorus Molar Ratios,
J.Am. Ceram. Soc., 79[1 0]2539-44( 1996).6. J.Barralet, et.all, Thermal decomposition of
synthesised carbonate hydroxyapatite,
J.Mater. Science: Mater.in Medicine, [13]
529-533 (2002).
7. E.Landi, et.all, SBF-based synthesis andcharacterization of carbonated
hydroxyapatite powders, in progress.
8. Ratih Langenati, Basuki A. Pudjanto,
Widjaksana, Hydroxyapatite Powder
Behaviour at High Temperature,
Proceedings of Asian Physics Symposium
2005 December 7-8, 2005, Bandung,Indonesia.