pengaruh jarak nozzle terhadap morfologi dan …
TRANSCRIPT
dsd
TUGAS AKHIR – TL141584
PENGARUH JARAK NOZZLE TERHADAP
MORFOLOGI DAN LAJU DEGRADASI PADA
PELAPISAN PADUAN Mg-5Zn DENGAN
POLIKAPROLAKTON METODE SPRAY COATING
UNTUK APLIKASI BIODEGRADABLE ORTHOPEDIC
DEVICES
ACHMAD QOLBY BICAHRIO
NRP 0251 1440000 110
Dosen Pembimbing
Dr. Agung Purniawan, S.T., M. Eng.
Vania Mitha Pratiwi, S.T., M. T.
DEPARTEMEN TEKNIK MATERIAL
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2018
i
TUGAS AKHIR – TL141584
PENGARUH JARAK NOZZLE TERHADAP
MORFOLOGI DAN LAJU DEGRADASI PADA
PELAPISAN PADUAN Mg-5Zn DENGAN
POLIKAPROLAKTON METODE SPRAY COATING
UNTUK APLIKASI BIODEGRADABLE ORTHOPEDIC
DEVICES
ACHMAD QOLBY BICAHRIO
NRP 0251 1440000 110
Dosen Pembimbing
Dr. Agung Purniawan, S.T., M. Eng.
Vania Mitha Pratiwi, S.T., M. T.
DEPARTEMEN TEKNIK MATERIAL
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2018
ii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
iii
FINAL PROJECT– TL141584
EFFECT OF NOZZLE DISTANCE ON
MORPHOLOGY AND DEGRADATION RATE ON
Mg-5Zn ALLOY COATING WITH
POLYCAPROLACTONE SPRAY COATING METHOD
FOR BIODEGRADABLE ORTHOPEDIC DEVICES
APPLICATION
ACHMAD QOLBY BICAHRIO
NRP 0251 1440000 110
Advisors
Dr. Agung Purniawan, S.T., M. Eng.
Vania Mitha Pratiwi, S.T., M. T.
MATERIALS ENGINEERING DEPARTMENT
Faculty of Industrial Technology
Sepuluh Nopember Institute of Technology
Surabaya 2018
iv
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
v
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH JARAK NOZZLE TERHADAP
MORFOLOGI DAN LAJU DEGRADASI PADA
PELAPISAN Mg-5Zn DENGAN
POLIKAPROLAKTON METODE SPRAY COATING
UNTUK APLIKASI BIODEGRADABLE ORTHOPEDIC
DEVICES
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
pada
Program Studi S-1 Departemen Teknik Material
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Oleh :
ACHMAD QOLBY BICAHRIO
NRP 0251 1440000 110
Disetujui Oleh Tim Penguji Tugas Akhir :
1. Dr. Agung Purniawan, S. T., M. Eng. . . . . . . . (Pembimbing I)
2. Vania Mitha Pratiwi, S. T., M. T. . . . . . . . (Pembimbing II)
SURABAYA
Juli 2018
vi
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
vii
PENGARUH JARAK NOZZLE TERHADAP
MORFOLOGI DAN LAJU DEGRADASI PADA
PELAPISAN Mg-5Zn DENGAN
POLIKAPROLAKTON METODE SPRAY COATING
UNTUK APLIKASI BIODEGRADABLE ORTHOPEDIC
DEVICES
Nama : Achmad Qolby Bicahrio
NRP : 0251 1440000 110
Jurusan : Teknik Material FTI – ITS
Dosen Pembimbing : Dr. Agung Purniawan, S. T., M. Eng.
Vania Mitha Pratiwi, S. T., M. T.
Abstrak
Dalam beberapa tahun terakhir, paduan magnesium telah
menarik banyak perhatian sebagai material implan tulang
biodegradable yang potensial karena memiliki biodegradabilitas
dan sifat mekanik yang menguntungkan, terutama modulus
elastisitas mendekati tulang yang mengurangi efek stress shielding
secara drastis. Namun, magnesium memiliki kekurangan yaitu laju
degradasi yang cepat sehingga dibutuhkan coating agar dapat
digunakan dalam jangka panjang. Material coating tersebut
adalah polikaprolakton (PCL) yang memiliki laju degradasi yang
sangat lambat. Pada penelitian kali ini telah dilakukan proses
spray coating PCL dengan substrat paduan Mg-5Zn. Paduan Mg-
5Zn digunakan sebagai substrat yang difabrikasi dengan proses
pengecoran mengunakan horizontal furnace dengan temperatur
850ºC lalu di holding selama 6 jam dengan kondisi atmosfer argon
99,99%. Spesimen dibiarkan di dalam furnace hingga temperatur
kamar (full annealing) untuk mencegah oksidasi. Kemudian dibuat
campuran spray coating dengan 2,5 % (w/v) PCL pada pelarut
diklorometan. Setelah itu dilakukan spray coating PCL ke substrat
viii
dengan menggunakan variasi jarak. Pengujian XRD dilakukan
untuk mengetahui fasa dari substrat. Hasil pengujian XRD
menunjukkan substrat memiliki 2 fasa yaitu fasa α Mg dan senyawa
intermetalik MgZn. Hasil uji SEM menunjukkan pada jarak 30 cm
memiliki ukuran poros paling kecil. Simulation Body Fluid (SBF)
dilakukan untuk mengetahui laju degradasi menggunakan larutan
Phospate Buffer Saline. Dari hasil pengujian SBF menunjukkan
jarak nozzle 30 cm memberikan laju degradasi paling rendah yaitu
sebesar 2,11 cm/tahun. Kekuatan adhesi dilakukan dengan metode
tape test dan didapatakn jarak nozzle 10 cm memberikan kekuatan
adhesi paling baik.
Kata Kunci : Polikaprolakton, Mg-5Zn, Spray Coating,
Material Biodegradable
ix
EFFECT OF NOZZLE DISTANCE ON
MORPHOLOGY AND DEGRADATION RATE ON
Mg-5Zn ALLOY COATING WITH
POLYCAPROLACTONE SPRAY COATING
METHOD FOR BIODEGRADABLE ORTHOPEDIC
DEVICES APPLICATION
Name : Achmad Qolby Bicahrio
ID Number : 0251 1440000 110
Department : Materials Engineering FTI – ITS
Advisors : Dr. Agung Purniawan, S. T., M. Eng.
Vania Mitha Pratiwi, S. T., M. T.
Abstract
In recent years, magnesium alloys have attracted much
attention as potential biodegradable bone implant materials due to
their biodegradability and favorable mechanical properties,
especially the near-bone elastic modulus that dramatically reduces
the effect of stress shielding. However, magnesium has the
disadvantage of rapid degradation rates that require coating to be
used in the long run. That caoting material is polycaprolactone
(PCL) which has a very slow degradation rate. In this research has
been done PCL spray coating process with Mg-5Zn alloy substrate.
The Mg-5Zn alloy is used as a substrate fabricated by casting
process using horizontal furnace with temperature 850ºC then
holding for 6 hours with 99,99% argon atmosphere condition. The
specimens were allowed to cool down in the furnace to room
temperature (full annealing) to prevent oxidation. Then a mixture
of spray coating with 2.5% (w/v) PCL on dichloromethane solvent
was prepared. After that spray coating PCL to the substrate by
using the distance variation. The XRD test is performed to
determine the phase of the substrate. XRD test result show that
x
substrate has 2 phase that are α phase Mg and MgZn intermetallic
compound. The SEM test results are obtained at a distance of 30
cm has the lowest poros size. Simulation Body Fluid (SBF) is
performed to determine the rate of degradation using Phospate
Buffer Saline solution. From SBF test results showed the distance
of nozzle 30 cm gives the lowest degradation rate that is equal to
2,11 cm/year. The strength of the adhesion is carried out by the
tape test method and the 10 cm nozzle distance provides the best
adhesion strength.
Keyword : Polycaprolactone, Mg-5Zn, Spray Coating,
Biodegradable Materials
xi
KATA PENGANTAR
Assalamu ‘alaikum Wr. Wb.
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT., karena atas
segala rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan
laporan tugas akhir yang berjudul “Pengaruh Jarak Nozzle
terhadap Morfologi dan Laju Degradasi pada Pelapisan Mg-
5Zn dengan Polikaprolakton Metode Spray Coating untuk
Aplikasi Biodegradable Orthopedic Devices”. Adapun laporan ini
disusun dan diajukan untuk memenuhi persyaratan studi di
Departemen Teknik Material FTI – ITS Surabaya.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih jauh dari
kesempurnaan. Namun demikian, penulis dapat mewujudkan
laporan ini secara lengkap berkat adanya bimbingan, masukan dan
saran dari berbagai pihak. Tentunya dalam penulisan laporan ini
masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kririk dan
saran yang konstruktif sangat diharapkan. Penulis berharap semoga
laporan ini dapat memberikan manfaat yang sebesar – besarnya.
Wassalamu ‘alaikum Wr. Wb.
Surabaya, Juli 2018
Penulis
xii
(Halaman ini Sengaja Dikosongkan)
xiii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................i
TITLE PAGE .............................................................................iii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................v
ABSTRAK .................................................................................vii
ABSTRACT ................................................................................ix
KATA PENGANTAR ................................................................xi
DAFTAR ISI ............................................................................xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................xv
DAFTAR TABEL ...................................................................xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...........................................................1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................2
1.3 Batasan Masalah ........................................................2
1.4 Tujuan Penelitian .......................................................3
1.5 Manfaat Penelitian .....................................................3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Magnesium ................................................................5
2.2 Paduan Mg-5Zn .........................................................7
2.3 Polimer Biodegradable ..............................................8
2.3.1 Polikaprolakton ..................................................10
2.3.2 Asam Polilaktat ..................................................11
2.3.3 Asam Poliglikolat ...............................................12
2.4 Tulang Manusia .......................................................13
2.5 Patah Tulang ............................................................13
2.6 Implan Tulang ..........................................................16
2.7 Spray Coating ..........................................................17
2.8 Mekanisme Adhesi ..................................................19
2.9 Pengujian Tape Test .................................................20
2.10 Tinjauan Penelitian Sebelumnya ............................22
xiv
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir ............................................................25
3.2 Metode Penelitian ....................................................27
3.3 Preparasi Sampel ......................................................27
3.4 Proses Spray Coating ...............................................29
3.5 Karakterisasi dan Pengujian .....................................30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Hasil XRD paduan Mg-5Zn ........................37
4.2 Analisa Hasil SEM-EDX Paduan Mg-5Zn ..............38
4.3 Analisa Pengujian Cross-Section Paduan Mg-5Zn
Setelah Coating PCL ......................................................42
4.4 4.4 Analisa Hasil Pengujian SEM Paduan Mg-5Zn
Setelah Coating PCL.......................................................43
4.5 Analisa Pengujian Weight Loss ................................44
4.6 Analisa Pengujian Daya Adhesi ...............................45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ..............................................................49
5.2 Saran ........................................................................49
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................xix
LAMPIRAN ............................................................................xxiii
UCAPAN TERIMA KASIH ............................................xxxvii
BIODATA PENULIS ...........................................................xxxix
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fasa Mg-Zn ................................................9
Gambar 2.2 Struktur Molekular Polimer Biodegradable ..............9
Gambar 2.3 Ilustrasi Proses Penyembuhan Patah Tulang ...........15
Gambar 2.4 Proses Penyembuhan Tulang ..................................15
Gambar 2.5 A. Tulang Patah. B. Pemasanngan Implan Tulang
pada Tulang yang Patah ..........................................17
Gambar 2.6 Komponen pada Spray Gun ......................................18
Gambar 2.7 Hasil uji immerse pada paduan Mg tanpa pelapisan
PCL dan dengan pelapisan PCL ..............................23
Gambar 3.1 Diagram Alir ............................................................25
Gambar 3.2 Proses Pembubutan Mg ............................................28
Gambar 3.3 Bahan Pembuatan Spesimen ....................................28
Gambar 3.4 Horizontal Furnace ...................................................29
Gambar 3.5 Proses Stirring larutan PCL ......................................30
Gambar 3.6 Alat Uji XRD ...........................................................31
Gambar 3.7 Alat Uji SEM ............................................................32
Gambar 3.8 Mikroskop Optik ......................................................33
Gambar 4.1 Grafik XRD .............................................................37
Gambar 4.2 Hasil Hasil SEM-EDX Persebaran Mg dan Zn .......38
Gambar 4.3 Cross Section perbesaran 200x ................................41
Gambar 4.4 Hasil Pengamatan SEM degnan perbesaran 2000x .42
Gambar 4.5 Grafik Uji Weight Loss dengan Variasi Jarak .........45
xvi
(Halaman ini Sengaja Dikosongkan)
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Properti Polimer Biodegradable ...................................10
Tabel 2.2 Perbandingan karakteristik Tulang dan Material
Implan ..........................................................................16
Tabel 2.3 Klasifikasi Daya Adhesi Tape Test Metode A ............ 21
Tabel 2.4 Klasifikasi Daya Adhesi Tape Test Metode B .............22
Tabel 3.1 Klasifikasi Uji Tape Test ............................................34
Tabel 3.2 Rancangan Penelitian ................................................. 36
Tabel 4.1 Prentase Unsur SEM-EDX ..........................................40
Tabel 4.2 Hasil Uji Adhesi ..........................................................42
Tabel 4.3 Perbandingan Sampel uji dengan ASTM D-3559 .......46
xviii
(Halaman ini Sengaja Dikosongkan)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam beberapa tahun terakhir, paduan magnesium telah
menarik banyak perhatian sebagai material implan tulang
biodegradable yang potensial karena memiliki biodegradabilitas di
lingkungan bio dan juga diakarenakan sifat mekaniknya yang
menguntungkan, terutama modulus elastis yang mendekati tulang
yang mengurangi efek stress shielding secara drastis (Huan, 2010).
Namun paduan magnesium memiliki kekurangan yaitu, laju
degradasi yang tinggi. Pada larutan yang mengandung ion klorida,
paduan magnesium lebih cepat larut dan menyebabkan laju
degradasi yang cepat (Dai, 2017). Laju degradasi magnesium
dapat ditingkatkan dengan berbagai cara seperti memadukan
dengan unsur atau dengan memberikan perlakuan permukaan.
Salah satu perlakuan permukaan yang dapat meningkatkan
ketahanan korosi adalah dengan melapisi permukaan dengan
material lain (Wong, 2010).
Dikarenakan laju degradasi magnesium masih terlalu
tinggi maka diperlukan pelapisan dengan material yang memiliki
laju degradasi yang rendah. Material yang dapat digunakan untuk
melapisi paduan magnesium dan memiliki laju degradasi rendah
adalah polimer biodegradable. Pelapisan dengan menggunakan
polimer biodegradable dalam beberapa tahun terakhir telah
menarik banyak perhatian dikarenakan dapat terdegradasi dalam
kondisi fisiologis dan tidak menghasilkan produk racun yang
berbahaya bagi tubuh. Polimer biodegradable juga memiliki laju
degradasi yang lebih rendah dari magnesium dan memiliki
biokompabilitas yang baik serta mudah didapatkan di pasar.
Polimer biodegradable yang dapat digunakan dalam melapisi suatu
material antara lain polylactic acid (PLA), polyglycolic acid
(PGA), polycaprolactone (PCL) dan polyhydroxybutyrate (PHB).
Polimer biodegradable terdegradasi secara hidrolitik dengan
produk samping yang akan dikeluarkan melalui urin atau dipecah
2
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB I PENDAHULUAN
menjadi karbon dioksida dan air sehingga aman bagi tubuh
(Narayanan, 2015). Polycaprolactone (PCL) merupakan polimer
jenis poliester semi-kristalin yang memerlukan katalisis untuk
mengalami degradasi pada kondisi fisiologis. Polimer ini memiliki
laju degradasi yang lambat dan memiliki kemampuan untuk
mempertahankan morfologi dan sifat mekaniknya setelah
ditanamkan. Skala waktu degradasi polimer ini juga sesuai dengan
waktu yang dibutuhkan untuk regenerasi jaringan tubuh (Gómez-
Lizárraga, 2017). Pelapisan PCL dengan menggunakan metode
spray coating dapat melapisi paduan magnesium dengan baik
(Wong, 2010). Banyak faktor yang mempengaruhi hasil dari
pelapisan menggunakan metode spray coating. Oleh karena itu,
dalam penelitian ini akan dilakukan penelitian untuk menganalisa
pengaruh jarak nozzel pada proses spray coating.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam permasalahan ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh jarak nozzel terhadap morfologi
pada pelapisan Mg-5Zn dengan polikaprolakton metode
spray coating?
2. Bagaimana pengaruh jarak nozzel terhadap laju degradasi
pada pelapisan Mg-5Zn dengan polikaprolakton metode
spray coating?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini agar
penelitian yang dilakukan menjadi lebih terarah adalah sebagai
berikut :
1. Kondisi atmosfer dianggap sudah dalam kondisi argon saat
proses pengecoran dimulai.
2. Parameter proses tekanan nozzle dianggap konstan dalam
proses spray coating.
3. Proses penyemprotan diasumsikan konstan pada kondisi
kelembaban 80% .
3
BAB I PENDAHULUAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
4. Pada pengujian in vitro menggunakan temperatur
lingkungan 36-38OC dan diasumsikan konstan dari awal
hingga akhir pengujian.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian yang dilakukan adalah :
1. Menganalisa pengaruh jarak nozzel terhadap morfologi
pada pelapisan Mg-5Zn dengan polikaprolakton metode
spray coating.
2. Menganalisa pengaruh jarak nozzel terhadap laju
degradasi pada pelapisan Mg-5Zn dengan polikaprolakton
metode spray coating.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat sebagai
berikut :
1. Dapat dijadikan referensi dalam metode spray coating lain
dalam variasi jarak nozzle.
2. Dapat dimanfaatkan sebagai sumber wawasan untuk
pengembangan ilmu pengetahuan di masa mendatang.
4
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB I PENDAHULUAN
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Magnesium
Magnesium merupakan logam memiliki densitas yang
terendah dari semua logam struktural yaitu 1,7 g/cm3. Magnesium
memiliki struktur kristal HCP, relatif lembut dan memiliki
modulus elastisitas rendah yaitu 45 Gpa atau 6,5 x 106 psi. Pada
temperatur kamar, magnesium dan paduannya sulit untuk
mengalami deformasi. Hanya sedikit derajat pengerjaan dingin
yang bisa diberlakukan tanpa anil. Akibatnya, sebagian besar
fabrikasi dilakukan dengan cara casting atau pengerjaan panas pada
temperatur antara 200°C dan 350°C. Magnesium memiliki
temperatur leleh yang cukup rendah, yaitu 651°C. Secara kimia,
paduan magnesium relatif tidak stabil dan sangat rentan terhadap
korosi di lingkungan laut. Namun, ketahanan korosi atau oksidasi
cukup baik dalam suasana normal. Hal ini disebabkan oleh
ketidakmurnian daripada karakteristik inheren paduan Mg. Serbuk
magnesium juga halus mudah terbakar bila dipanaskan di udara.
Dalam beberapa tahun terakhir permintaan untuk paduan
magnesium telah meningkat secara dramatis di sejumlah industri
yang berbeda. Untuk banyak aplikasi, paduan magnesium telah
menggantikan rekayasa plastik yang memiliki densitas yang
sebanding karena bahan magnesium lebih kaku, lebih dapat didaur
ulang, dan harganya lebih murah. (Callister, 2014)
Sekitar 60% dari total Mg tersimpan dalam tulang.
Sepertiga dari kerangka Mg berada pada tulang kortikal baik pada
permukaan hidroksiapatit atau di kulit hidrasi di sekitar kristal. Ini
berfungsi sebagai reservoir Mg yang dapat ditukar yang berguna
untuk mempertahankan konsentrasi ekstraselular fisiologis kation.
Tingkat permukaan tulang Mg berhubungan dengan serum Mg.
Fraksi yang lebih besar dari tulang Mg mungkin diendapkan
sebagai bagian integral kristal apatit dan pelepasannya mengikuti
resorpsi tulang. Terlepas dari peran struktural dalam kristal, Mg
sangat penting untuk semua sel hidup, termasuk osteoblas dan
6
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
osteoklas. Mg sangat penting untuk berbagai fungsi fisiologis.
Pertama-tama, Mg sangat penting untuk ATP, sumber energi
utama dalam sel. Selain itu, Mg adalah kofaktor dari ratusan enzim
yang terlibat dalam sintesis asam lemak, protein dan nukleat.
Karena muatan positifnya, Mg menstabilkan membran sel. Ini juga
berlawanan dengan kalsium dan berfungsi sebagai transduser
sinyal (Castiglioni, 2013).
Logam berbasis magnesium umumnya diketahui terkorosi
dalam lingkungan berair melalui reaksi elektrokimia, yang
menghasilkan magnesium hidroksida dan gas hidrogen. Reaksi
korosi keseluruhan magnesium dalam lingkungan berair diberikan
pada persamaan 2.1. Sudah diketahui bahwa ion Cl- dengan mudah
menginduksi pitting corrosions pada paduan magnesium. Ketika
konsentrasi klorida dalam lingkungan korosif naik di atas 30
mmol/L, magnesium hidroksida terbentuk dan akan terus bereaksi
dengan klorida untuk membentuk magnesium klorida yang sangat
larut dan dengan demikian laju degradasi meningkat (Tan, 2013).
Mg(OH)2 akan bereaksi dengan ion Cl- dan menghasilkan MgCl2
yang mudah larut. Reaksi diberikan pada persamaan 2.2.
Mg(s) + 2H2O(aq) Mg(OH)2(s) + H2(g) ...........................(2.1)
Mg(OH)2(s) + 2Cl- MgCl2 + 2OH- .............................(2.2)
Selain itu, korosi Mg dan paduannya menghasilkan gas H2.
Awalnya, pembentukan cepat gelembung gas H2 terjadi karena
lingkungan yang diperkaya klorida, yang dapat hilang setelah
minggu-minggu awal setelah operasi. Pelepasan hidrogen dengan
laju 0,01 ml.cm-2.day-1 dapat ditoleransi oleh tubuh dan tidak
menimbulkan ancaman serius. (Agarwal, 2016)
Ion HPO42- dapat menurunkan laju korosi paduan
magnesium dan terjadinya korosi sumuran secara signifikan
tertunda karena pengendapan magnesium fosfat. Ion HCO3-
diamati untuk mempercepat korosi pada paduan magnesium
selama tahap perendaman awal, tetapi mereka juga dapat
menginduksi passivasi cepat pada permukaan paduan, terutama
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
yang dihasilkan dari presipitasi cepat magnesium karbonat dalam
lapisan produk korosi, yang kemudian dapat sepenuhnya
menghambat korosi sumuran. Ion SO42- juga ditemukan untuk
mempercepat larutnya magnesium. Protein seperti albumin telah
dibuktikan dapat membentuk lapisan pemblokiran korosi pada
paduan magnesium dalam percobaan in vitro. Lapisan ini dapat
diperkaya dengan kalsium fosfat yang ikut berpartisipasi dalam
perlindungan korosi. Namun, senyawa organik, seperti asam
amino, meningkatkan pelarutan magnesium. (Tan, 2013)
2.2 Paduan Mg-Zn
Seng (Zn) adalah elemen penting dalam tubuh manusia dan
juga memiliki efek penguatan yang lebih kuat dalam paduan
magnesium. Zn dapat meningkatkan potensi korosi dan resistansi
transfer Faraday dari magnesium, dan dengan demikian
meningkatkan ketahanan korosi. Selain meningkatkan ketahanan
korosi, penambahan Zn pada paduan magnesium juga dapat
meningkatkan sifat mekanik paduan Mg-Zn. Namun jika
persentase Zn terlalu banyak dapat menyebabkan ketahanan korosi
menurun. Padauan Mg-Zn dengan presentase berat Zn lebih dari
7% dapat menyebabkan menurunnya ketahanan korosi paduan Mg-
Zn dikarenakan semakin bertambahnya Zn akan menyebabkan
semakin bertambahnya fasa kedua, yaitu senyawa intermetalik
MgZn yang dapat mengakibatakn korosi mikrogalvanik. Paduan
Mg-Zn dengan persen berat Zn 5% memiliki ketahanan korosi
paling baik pada paduan Mg-Zn (Cai, 2012).
Paduan Mg-5Zn memiliki 2 fasa yaitu fasa larutan padat
magnesium (α) dan fasa intermetallic MgZn. Hal ini dapat dilihat
pada diagram fasa binary Mg – Zn pada Gambar 2.1. Solubility Zn
pada Mg adalah 6,2 % pada temperatur eutektik 341°C dan dapat
terurai menjadi fasa α magnesium dan fasa intermetallic MgZn
pada saat proses pendinginan berlangsung. Paduan ini memiliki
compressive strength sebesar 194,51 MPa. Paudan ini memiliki
kekerasan yang tidak terlalu tinggi yaitu 49,5 BHN. (Nugraha,
2017).
8
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.1 Diagram Fasa Mg-Zn (ASM Metals Handbook,
1992)
2.3 Polimer Biodegradable
Polimer biodegradable adalah polimer yang dapat
terdegradasi dalam kondisi fisiologis dan menghasilkan produk
yang tidak beracun. Beberapa contoh polimer biodegradable
adalah asam polilaktat (PLA), asam poliglikolat (PGA),
polikaprolakton (PCL) dan polihidroksibutirat (PHB). Polimer
tersebut populer dan telah digunakan dalam aplikasi di industri
medis dan farmasi, seperti bahan enkapsulasi untuk pengiriman
obat, stent kardiovaskular dan perancah untuk teknik jaringan.
Polimer biodegradable ini mengalami degradasi hidrolitik dengan
produk samping yang diekskresikan dalam urin atau diubah
menjadi karbon dioksida dan air melalui siklus asam sitrat. Sifat
mekanis dari polimer ini buruk jika dibandingkan dengan tulang
alami. Namun, polimer biodegradable ini sangat menarik untuk
digunakan sebagai pelapis teratas pada bahan berbasis magnesium
9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
untuk mengendalikan laju degradasi awal, karena mereka memiliki
tingkat degradasi yang rendah dan luas yang berdasarkan berat
molekulnya. Gambar 2.2 Menunjukkan struktur molekul dari
beberapa poliomer biodegradable dan Tabel 2.1 menunjukkan
waktu degradasi dari polimer biodegradable. (Narayanan, 2015)
Gambar 2.2 Struktur Molekular Polimer Biodegradable
(Narayanan, 2015)
Biodegradable polymer adalah bahan utama untuk aplikasi
rekayasa jaringan dan implan perbaikan tulang. Berdasarkan asal
mereka, mereka dapat diklasifikasikan sebagai bahan berbasis
alam dan polimer sintetis. Polimer alami antara lain polisakarida
yang umum (pati, alginat, chitosan, turunan asam hialuronat, dan
lain-lain) dan protein (kolagen, gel fibrin, sutra, dan lain-lain). Tapi
aplikasi mereka dibatasi secara dramatis karena aktivitas
fisiologisnya yang tinggi, tingkat degradasi yang tidak diketahui
dan sifat mekanik yang rendah. Sedangkan untuk polimer sintetis,
dengan perancangan hati-hati dan kontrol yang akurat, polimer
10
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
dengan sifat lebih baik daripada bahan berbasis alami dapat
dipersiapkan untuk memenuhi berbagai persyaratan (Tan, 2013).
Tabel 2.1 Properti Polimer Biodegradable (Tan, 2013)
Polimer Tensile Modulus
(GPa)
Waktu Degradasi
(Bulan)
PLA 1,5-2,7 12-18
PGA 5-7 3-4
PCL 0,4-0,6 >24
PLGA (50/50) 1,4-2,8 3-6
2.3.1 Polikaprolakton
PCL adalah salah satu poliester tidak berbahaya yang
diperoleh dengan polimerisasi pembukaan cincin monomer ε-
kaprolakton, yang dapat dilanjutkan melalui anionik, kationik,
koordinasi atau mekanisme polimerisasi radikal. Kelarutan PCL
tinggi dalam benzena, karbon tetraklorida, kloroform,
sikloheksanon, diklorometana, toluena, dan 2-nitropropana.
Kelarutannya lebih rendah dalam aseton, asetonitril, 2-butanon,
dimetilformamida, etil asetat, dan tidak larut dalam air, etil
alkohol, dietil eter dan petroleum eter. PCL bersifat semikristalin
pada temperatur ruangan dan tubuh manusia. Temperatur transisi
gelasnya (Tg) sekitar -60oC dan temperatur lelehnya (Tm) sekitar
60oC.
Degradasi adalah properti penting untuk bahan yang
digunakan dalam persiapan perancah untuk aplikasi teknik
jaringan (tissue engineering). Dalam teknik jaringan diharapkan
tingkat degradasi material harus serupa dengan laju regenerasi
jaringan. Jika degradasi lebih lambat daripada laju regenerasi
jaringan, itu menghambat pertumbuhan jaringan dan jika lebih
cepat, maka ini menyebabkan hilangnya hubungan antara
jaringan dan perancah dan menunda proses penyembuhan.
PCL bersifat biodegradable tetapi lebih stabil dibandingkan
dengan polilaktat karena memiliki ikatan ester yang lebih jarang
11
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
per monomer. Oleh karena itu degradasi PCL membutuhkan
waktu lebih lama. Degradasi tergantung pada berat molekul,
bentuk, sisa kandungan monomer, autokatalisis dan faktor
lainnya. Secara umum, degradasi PCL yang lengkap
membutuhkan waktu 2-3 tahun di media biologis dalam cairan
interstitial yang terus berubah. Degradasi enzimatik terjadi oleh
aksi enzim lipase. Enzim hadir dalam cairan interstisial yang
disekresikan oleh sel, dan berfungsi dengan membelah ikatan
ester PCL. pH media berpengaruh pada tingkat degradasi. Dalam
lingkungan alkalin, degradasi PCL lebih cepat daripada di
lingkungan asam. Produk degradasi PCL adalah asam 6-
hydroxycaproic yang dilepaskan ke dalam medium. Molekul ini
dapat diambil oleh sel dan menjalani 2-βoxidationsto untuk
membentuk molekul 3-asetil CoA, yang selanjutnya
dimetabolisme dalam siklus asam sitrat, dan dibersihkan melalui
ekskresi ginjal. Zat ini tidak menumpuk di dalam tubuh.
PCL memiliki kualitas yang baik sebagai biomaterial.
Meskipun biokompatibilitasnya rendah, sifat karetnya,
biodegradabilitas yang dapat disesuaikan, kemudahan
pembentukan campuran, komposit dan kopolimer membuatnya
menjadi bahan yang diinginkan untuk digunakan sebagai
perangkat pendukung terutama untuk jaringan yang keras, bahan
perancah yang baik untuk digunakan dalam rekayasa jaringan,
dan bahan yang diinginkan untuk jahitan bedah dan vesikel
pengiriman obat mikro dan nano. Juga kecermatan kekasaran
permukaan dan hidrofobisitasnya memberikan permukaan yang
lebih baik dan karakteristik antarmuka untuk jaringan.
(Malikmammadov, 2017)
2.3.2 Asam Polilaktat
Poli (asam laktat) atau polilaktida (PLA) adalah poliester
alifatik yang paling banyak diteliti dan digunakan secara
biodegradable dan terbarukan. PLA memiliki potensi yang
terbukti baik untuk aplikasi biomaterial dan berbagai aplikasi
dalam kedokteran. PLA adalah polimer termoplastik,
12
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
berkekuatan tinggi, modulus tinggi yang dapat dibuat dari sumber
daya terbarukan setiap tahun. PLA digunakan baik di bidang
pengemasan industri atau industri perangkat medis yang
biokompatibel dan bioabsorbable. PLA mudah diolah pada
peralatan plastik standar untuk menghasilkan bagian cetakan,
film, atau serat.
PLA merupakan produk semi kristalin yang ramah
lingkungan dengan fitur yang lebih baik untuk digunakan dalam
tubuh manusia (nontoxicity). Di lingkungan bio, PLA awalnya
terdegradasi oleh hidrolisis dan oligomer yang larut yang
terbentuk dimetabolisme oleh sel. Biodegradasi PLA terjadi
dalam dua fase. Pada tahap pertama, air menembus sebagian
besar PLA yang menyerang ikatan kimia dalam fase amorf
(karena kemampuan air untuk menembus dalam fase amorf tetapi
bukan fase kristal) dan mengubah rantai polimer panjang menjadi
lebih pendek, akhirnya fragmen larut dalam air. Karena ini terjadi
pada fase amorf awalnya maka terdapat pengurangan Molecular
Weight (Mw) tanpa kehilangan sifat fisik karena matriks
perangkat masih dipegang bersama oleh daerah kristal.
Pengurangan Mw akan segera terjadi diikuti oleh pengurangan
sifat fisik ketika air mulai memecah PLA. Yield stress, yield
strain, dan failure strain menurun. Pada fase kedua, serangan
enzimatik dari fragmen terjadi. Metabolisasi fragmen
menghasilkan hilangnya massa polimer yang cepat (Farah, 2018).
2.3.3 Asam Poliglikolat
Poly (glycolic acid) (PGA) atau asam poliglikolat adalah
poliester semi-kristal yang memiliki sifat mekanis dan degradatif
yang baik. PGA bersifat biokompatibel dan di dalam tubuh
terdegradasi melalui reaksi hidrolisis. Reaksi hidrolisis ini
menghasilkan asam glikolat (GA) sebagai produk degradasi. GA
didekomposisi dalam siklus karbohidrat di dalam tubuh,
membuat PGA dan beberapa co-polimernya sangat menarik
untuk digunakan dalam aplikasi biomedis sebagai jahitan dan
sebagai perangkat fiksasi tulang dalam bentuk pin, batang, pelat
13
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
dan sekrup. Aplikasi lain dari PGA adalah pengantar pengiriman
obat dan perancah atau scaffold untuk kultur sel.
2.4 Tulang Manusia
Tulang adalah komposit biokeramik yang memiliki
kekuatan dan ketangguhan patah yang tinggi. Tulang memiliki
komposisi sekitar 65% berat mineral, 25% berat organik, dan 10%
berat air. Tulang mengandung matriks hidrogel kolagen, secara
volumetrik terdiri dari sekitar 33-43% mineral apatit, organik 32-
44%, dan 15-25% air. Meskipun air merupakan penyusun minor,
air memberi kontribusi pada ketangguhan keseluruhan
biokomposit karena bertindak seperti pelunak. Di sisi lain, protein
non-kolagen, yang terdiri dari hanya 10-15% dari matriks organik,
mungkin kurang penting dalam hal sifat mekanik tulang, namun
memainkan peran penting dalam pembentukan struktur tulang.
(Olszta, 2007).
2.5 Patah Tulang
Fraktur atau patah tulang merupakan kondisi dimana
tulang kehilangan kontinuitas. Secara umum patah tulang dapat
diklasifikasikan menjadi fraktur tertutup (simpel fraktur) dan
fraktur terbuka (compound fracture). Fraktur tertutup adalah
fraktur yang fragmen tulangnya tidak menembus kulit sedangkan
fraktur terbuka adalah fraktur yang mempunyai hubungan dengan
dunia luar melalui luka pada kulit serta jaringan lunak (Kurnia,
2011). Rumah Sakit Umum Daerah Dr. Soetomo Surabaya pada
yahun 2013-2016 telah menerima pasien patah tulang sebanyak
112 dengan rincian 81 (72%) pasien laki-laki yang didominasi
kelompok usia 15-24 tahun dan 31 (28%) pasien wanita. Jenis yang
paling umum dari fraktur femur adalah luka tertutup (71%) dan
terletak pada kolom tulang paha (46%). Kasus yang paling sering
dari fraktur femur yang terjadi pada laki-laki pada usia produktif
akibat cedera kecelakaan lalu lintas (Noorisa, 2017). Gambar 2.4
menunjukkan proses penyembuhan tulang dari fase inflamasi atau
hematoma hingga fase remodelling, sedangkan Gambar 2.3
14
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
menunjukkan ilustrasi proses penyembuhan tulang. Proses
penyambungan tulang dibagi dalam 5 fase, yaitu :
1. Fase pertama adalah fase hematoma terjadi selama 1- 3 hari.
Pembuluh darah robek dan terbentuk hematoma di daerah
fraktur. Tulang pada permukaan fraktur, yang tidak mendapat
pesediaan darah akan mati.
2. Fase kedua adalah fase proliferasi yang terjadi selama 3 hari
sampai 2 minggu. Dalam 8 jam setelah fraktur terdapat reaksi
radang akut disertai proliferasi dibawah periosteum dan
didalam saluran medula yang tertembus ujung fragmen
dikelilingi jaringan sel yang menghubungkan tempat fraktur.
Hematoma yang membeku perlahan-lahan diabsorbsi dan
kapiler baru yang halus berkembang dalam daerah fraktur.
3. Fase ketiga adalah pembentukan kalus yang terjadi selama 2-
6 minggu. Pada sel yang berkembangbiak memiliki potensi
untuk menjadi kondrogenik dan osteogenik jika diberikan
tindakan yang tepat selain itu akan membentuk tulang
kartilago dan osteoklas. Massa tulang akan menjadi tebal
dengan adanya tulang dan kartilago juga osteoklas yang
disebut dengan kalus. Kalus terletak pada permukaan
periosteum dan endosteom. Terjadi selama 4 minggu, tulang
mati akan dibersihkan.
4. Fase keempat adalah fase konsolidasi yang terjadi dalam
waktu 3 minggu – 6 bulan. Tulang fibrosa atau anyaman
tulang menjadi padat jika aktivitas osteoklas dan osteoblastik
masih berlanjut maka anyaman tulang berubah menjadi tulang
lamelar. Pada saat ini osteoblast tidak memungkinkan untuk
menerobos melalui reruntuhan garis fraktur karena sistem ini
cukup kaku. Celah-celah diantara fragmen dengan tulang baru
akan diisi oleh osteoblas. Perlu beberapa bulan sebelum tulang
cukup untuk menumpu berat badan normal.
5. Fase terakhir adalah remodelling yang terjadi selama 6
minggu hingga 1 tahun. Fraktur telah dihubungkan oleh tulang
yang padat, tulang yang padat tersebut akan diresorbsi dan
pembentukan tulang yang terus menerus lamelar akan menjadi
15
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
lebih tebal, dinding-dinding yang tidak dikehendaki dibuang,
dibentuk rongga sumsum dan akhirnya akan memperoleh
bentuk tulang seperti normalnya. Terjadi dalam beberapa
bulan bahkan sampai beberapa tahun (Mahartha, 2012).
Gambar 2.3 Ilustrasi Proses Penyembuhan Patah Tulang
(Ghiasi, 2017)
Gambar 2.4 Proses Penyembuhan Tulang (Ghiasi, 2017)
16
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.6 Implan Tulang
Implan tulang merupakan suatu alat yang digunakan
sebagai penopang bagian tubuh, dan penyangga tulang pada kasus
patah tulang (fraktur). Implan tulang yang ideal harus
biokompatibel, hidrofilik, dapat dimanipulasi secara klinis, dapat
beradaptasi pada berbagai situasi medis, mampu menjadi kerangka
atau scaffold untuk pembentukan sel tulang baru, dapat diserap
dalam jangka panjang dan berpotensi untuk digantikan oleh tulang
induk. Implan tulang juga harus mempunyai kekuatan tekan yang
tinggi, mikroporos dan dapat menyediakan kekuatan tambahan
untuk memperbaiki matriks tulang induk dan menjalankan fungsi
perbaikan fisiologis. Selain itu, implan tulang tidak boleh
menimbulkan raksi alergi dan tidak mendukung pertumbuhan
pathogen. Tabel 2.2 menunjukkan perbandingan karakteristik
bebrapa implan tulang dan tulang. Gambar 2.5A menunjukkan
tulang yang patah dan Gambar 2.5B menunjukkan pemasangan
implan tulang pada tulang yang patah. (Nugraha, 2017)
Tabel 2.2 Perbandingan karakteristik Tulang dan Material
Implan (Olszta, 2007)
Material Densitas
(g/cm3)
Elastic
Modulus
(GPa)
Compressive
Yield
Strength
(Mpa)
Fracture
Toughness
(MPa.m1/2)
Natural
Bone 1,8-2,1 3-20 130-180 3-6
Magnesium 1,74-2 41-45 65-100 15-40
Ti Alloy 4,4-4,5 110-117 758-1117 55-115
Co-Cr
Alloy 8,3-9,2 230 450-1000 -
Stainless
Steel 7,8-8,1 189-205 170-310 50-200
Hidroksi
apatit
Sintesis
3,1 73-117 600 0,7
17
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
Gambar 2.5 A. Tulang Patah. B. Pemasanngan Implan Tulang
pada Tulang yang Patah (Anract, 2017)
2.7 Spray Coating
Spray coating adalah teknik pelapisan di mana material
pelapis akan didorong melalui nozzle dengan udara bertekanan
tinggi di mana aerosol yang baik akan terbentuk (Aziz, 2015). Pada
proses spray coating, material pelapis akan dipasok ke spray gun
baik dengan sifon atau gravity cup yang dipasang ke spray gun atau
oleh perangkat pressure feed seperti pressure tank atau pompa.
Ketika trigger gun dipicu, material pelapis dikeluarkan melalui
18
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
fluid nozzle dalam bentuk liquid stream. Setelah keluar dari fluid
nozzle, aliran ini segera dikelilingi oleh kolom compressed air yang
berlubang. Kolom compressed air ini akan memmancarkan udara
dari pusat air nozzle. Tekaanan udara dari kolom ini pada aliran
fluida akan mengubahnya menjadi droplet dan memberikan
kecepatan. Kemampuan untuk mengendalikan forces yang bekerja
di kepala air spray gun adalah kunci keberhasilan aplikasi spray
coating. Gambar 2.6 menunjukkan gambar dari spray gun dan
komponen – komponen pada spray gun. Spray gun merupaka alat
yang digunakan dalam proses spray coating (Hund, 1999).
Gambar 2.6 Komponen pada Spray Gun (Hund, 1999)
Jarak antara nozzle dan substrat telah diidentifikasi sebagai
salah satu parameter proses dalam spray coating yang memiliki
dampak besar pada morfologi lapisan yang didepositkan. Banyak
penelitian telah dilakukan untuk menganalisa dan mengoptimalkan
nozzle untuk jarak substrat untuk pengendapan lapisan aktif (Aziz,
2015).
19
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
Lapisan spray coating mirip dengan lapisan celup (dip-
coating), namun membutuhkan peralatan tambahan untuk
membuat semprotan yang kontinu dan terkontrol. Lapisan spray
coating sesuai untuk bahan polimer yang dapat ada dalam bentuk
cair atau koloid, yang mencakup sebagian besar polimer
biodegradable sintetis yang populer. Lapisan yang dibuat dengan
penyemprotan secara inheren berpori, yang mungkin bermanfaat
pada aplikasi saraf atau implan dimana tingkat porositasnya ideal.
Metode pelapisan ini memungkinkan para peneliti untuk
menciptakan lapisan polimer biodegradable yang fleksibel dan
seragam untuk memperlunak proses korosi substrat magnesium.
Spray coating merupakan pilihan yang sangat baik saat mencoba
melapisi benda-benda yang bersifat tiga dimensi, nonsimetris, atau
dengan fitur topografi. Umumnya, spray coating akan
menghasilkan lapisan dengan ketebalan yang lebih seragam
daripada yang dapat dicapai dengan spin coating (Narayanan,
2015).
Proses pelapisan menggunakan PCL dapat dilakukan
dengan mencampurkan PCL pada solvent diklorometan. Setelah
campuran disiapkan, membran berbasis polimer diendapkan
lapisan demi lapis pada permukaan sampel oleh alat penyemprotan
yang dirancang khusus. Perangkat ini dilengkapi dengan aliran
udara dan kontrol temperatur, sehingga menstandardisasi
ketebalan, homogenitas dan perekat membran berbasis polimer.
(Wong, 2010).
2.8 Mekanisme Adhesi
Adhesi adalah fenomena yang terjadi apabila dua material
yang berbeda berkontak karena adanya gaya tarik menarik diantara
keduanya. Adhesi dapat terjadi apabila cairan atau material masuk
ke dalam porus atau celah permukaan material lain. Karena adanya
cairan atau material yang masuk ke celah atau porus tersebut,
ketika cairan tersebut mengeras, maka akan terbentuk ikatan
(bond) yang kuat atau biasa disebut mechanical interlocking.
Untuk mendapatakn daya adhesi yang kuat diperlukan permukaan
20
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
substrat yang kasar. Tingkat kekasaran permukaan substrat akan
mempengaruhi daya adhesi. Permukaan substrat yang halus akan
menyebabkan material coating sulit memasuki celah atau porus
pada substrat sehingga daya adhesi menjadi lemah. Sedangkan
permukaan substrat yang kasar akan menyebabkan banyaknya
material coating yang masuk ke porus sehingga menyebabkan daya
adhesi menjadi kuat (Kinloch, 1987).
2.8 Pengujian Tape Test
Pengujian tape test merupakan salah satu jenis pengujian untuk
mengukur kekuatas adhesi atau daya lekat antara substrat dan
material coating. Metode pengujian ini mencakup prosedur untuk
mengukur daya adhesi lapisan film pada substrat logam dengan
memasang dan mencabut pressure-sensitive tape pada scratch
yang dibuat pada lapisan coating. Metode tape test juga telah
dilakukan oleh banyak peneliti untuk mengukur daya adhesi pada
organic coating. Pengujian tape test ini mengacu pada ASTM D-
3359-09.
Pengujian tape test terbagi menjadi dua yaitu metode A dan
metode B. Metode A digunakan untuk pengujian pada lapangan
atau untuk spesimen yang memiliki ketebalan diatas 125 mikron.
Pengujian metode A dilakukan dengan menscratch lapisan coating
hingga ke substrat yang berbentuk X. Ukuran panjang garisnya
adalah 40 mm dengan sudut diantar 30 dan 45o. Kemudian
memasang pressure-sensitive tape pada daerah yang telah
discratch. Kemudian menungg selama 90 ± 30 detik. Setelah itu
mencabut pressure-sensitive tape dengan cepat dan dengan sudut
mendekati 180 o. Setelah itu menginspeksi atau mengukur luasan
daerah yang tercabut. Nilai daya adhesi berada pada skala 0 – 5
dengan nilai 5 merupkan nilai dengan daya adhesi paling baik.
Nilai daya adhesi untuk metode A dapat dilihat pada Tabel 2.3.
21
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
Tabel 2.3 Klasifikasi Daya Adhesi Tape Test Metode A
(ASTM, 2009)
Nilai Keterangan
5A Tidak ada yang tercabut
4A Pengelupasan pada intersection
3A Pengelupasan bergerigi sepanjang insisi hingga 1,6
mm di kedua sisi
2A Pengelupasan bergerigi sepanjang insisi hingga 3,2
mm di kedua sisi
1A Pengelupasan pada sebagian besar wilayah X
0A Pengelupasan yang melebihi wilayah X
Sedangkan untuk metode B tidak menggunakan scratch
berbentuk X melainkan dengan menggunakan scratch garis-garis.
Untuk spesimen yang memiliki ketebalan kurang dari 50 mikron
menggunkan 11 garis dengan jarak 1 mm. Untuk spesimen dengan
ketebalan antara 50 hingga 125 mikron menggunakan scratch
sebanyak 6 garis dengan jarak 2 mm. Setelah menscratch kemudian
membersihkan permukaan dengan softbrush atau tisu. Kemudian
memasang pressure-sensitive tape pada area yang telah discratch.
Setelah itu menunggu hingga 90 ± 30 detik. Setelah itu mencabut
pressure-sensitive tape dengan cepat dan dengan sudut mendekati
180 o. Setelah itu menginspeksi atau mengukur luasan daerah yang
tercabut. Nilai daya adhesi berada pada skala 0 – 5 dengan nilai 5
merupkan nilai dengan daya adhesi paling baik. Nilai daya adhesi
untuk metode B dapat dilihat pada Tabel 2.4.
22
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Tabel 2.4 Klasifikasi Daya Adhesi Tape Test Meetode B (ASTM,
2009)
Nilai Luasan yang tercabut Keterangan
5B 0 %
4B < 5 %
3B 5 – 15 %
2B 15 – 35 %
1B 35 – 65 %
0B > 65 %
2.10 Tinjauan penelitian Sebelumnya
Wong (2010) melakukan penelitian dengan menggunakan
paduan magnesium AZ91 (9%Al, 1%Zn) sebagai substrat yang
kemudian dilapisi dengan polimer biodegradable. Polimer yang
digunakan adalah polycaprolactone (PCL) yang memiliki
molecular weight rata-rata 80.000 g/mol. PCL dilarutkan dalam
23
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
diklorometana (DCM) dengan konsentrasi 3.33% (w/v) dan 2.5%
(w/v). Setelah dilarutkan campuran tersebut dispray ke substrat
dengan tekanan 276 kPa. Dari hasil penelitian tersebut didapatkan
morfologi yang memiliki poros yang besar (high porosity membran
(HPM)) dan poros yang kecil (low porosity membran (LPM)).
Kemudian pengujian immerse dilakukan dan didapatkan hasil
bahwa sampel yang tidak dilapisi dengan PCL memiliki laju
degradasi Mg yang tinggi. Sedangkan sampel yang dilapisi dengan
PCL memiliki laju degradasi Mg yang lebih rendah. Hal ini
ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Hasil uji immerse pada paduan Mg tanpa
pelapisan PCL dan dengan pelapisan PCL (Wong, 2010)
(Prabhu, 2017) melakukan penelitian mengenai perilaku
korosi pada sekrup paduan Mg dilapisi polimer dibandingkan
dengan kupon laboratorium dengan penekanan pada adhesi pelapis
pada fitur permukaan seperti benang. Perilaku korosi dari Mg
murni dan Mg-4Zn-0.2Ca yang dilapisi dengan poli (ε-
kaprolakton) (PCL) yang kemudian diuji SBF. Mg dengan tingkat
24
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
korosi tinggi membentuk sejumlah besar produk korosi pada
permukaan yang mendorong keluar lapisan PCL. Sebaliknya
paduan Mg-4Zn-0.2Ca menahan lapisan PCL utuh sampai 72 jam.
Sekrup ulir dan penuh sebagian dari campuran Mg-4Zn-0.2Ca
dibuat dan dilapisi dengan PCL. Ditemukan bahwa variasi pH
medium tergantung pada adhesi PCL terhadap sekrup, yang lebih
baik di daerah berulir daripada di daerah yang lebih halus.
Akibatnya, sekrup ulir sepenuhnya menunjukkan kenaikan pH
lebih lambat dari pada partikel parsial. Puncak dan palung benang
bertindak sebagai titik penahan untuk polimer. Ditemukan dalam
penelitian saat ini bahwa peningkatan adhesi lapisan PCL pada
substrat paduan Mg berulir mendominasi tingkat korosi permukaan
ulir yang meningkat.
25
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir
Mulai
Studi Literatur
Preparasi Alat dan
Bahan
Mg Zn
Pembuatan spesimen dengan metode casting dalam kondisi
atmosfer Argon 99,99% pada temperatur 8500C dengan holding
time 6 jam
A
Uji Senyawa
dengan XRD
Uji SEM-EDX dan
Elemen Mapping
Berhasil terbentuk
paduan Mg-5Zn
Mg-5Zn
Ya
Tidak
26
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
A
Tanpa Pelapisan
Kesimpulan
Selesai
Uji
Morfologi
dengan
SEM
Uji
Adhesi Uji in vitro
dengan SBF
Analisis Data dan
Pembahasan
Pelapisan Paduan Mg-5Zn menggunakan
PCL dengan metode spray coating (Jarak
nozzle 10, 20, 30 dan 40 cm)
Sand Blasting
Uji Cross-
section
dengan
mikroskop
optik
27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
3.2 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada perancangan penelitian ini adalah :
1. Studi Literatur
Metode ini mengacu pada textbook, jurnal, paten serta
penelitian serupa tentang spray coating dan material
biodegradable baik pengetahuan maupun penerapannya
yang telah dilakukan oleh penelitian – penelitian
sebelumnya.
2. Diskusi
Pada tahanpan ini dilakukan diskusi untuk menambah
wawasan agar lebih memahami permasalan dan solusi
pada penelitian. Diskusi ini dilakukan dengan pihak –
pihak terkait dengan penelitian.
3. Eksperimental
Metode ini dilakukan dengan pengujian langsung sesuai
dengan prosedur dan metode yang ada, yaitu metode spray
coating, pengujian SBF, pengujian XRD, pengujian adhesi
dan pengujian lain yang diperlukan.
3.3 Preparasi Sampel
Sampel yang digunakan pada penelitian kali ini adalah
paduan yang terdiri dari campuran Mg dan Zn dengan prosentase
berat 5% komposisi paduan. Magnesium bongkahan dipotong dan
dibubut dengan mesin bubut di laboratorium Manufaktur Teknik
Material FTI-ITS. Proses pembubutan ditunjukkan pada gambar
3.2. Hasil pembubutan magnesium ditunjukkan pada gambar 3.3
A. Proses pembubutan dilakukan supaya dalam proses casting
paduan pencampuran Mg dan Zn dapat tersebar merata dan
homogen. Zinc yang digunakan adalah Zinc yang berbentuk granul
yang ditunjukkan pada gambar 3.3 B.
28
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 3.2 Proses Pembubutan Mg
Gambar 3.3 Bahan pembuatan spesimen. A. Gram Mg; B.
Granul Zn
A B
29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
Pada pembuatan sampel dilakukan dengan metode
pengecoran dalam kondisi atmosfer argon 99,99% menggunakan
furnace dengan temperatur 850 oC lalu di holding selama 6 jam.
Spesimen dibiarkan di dalam furnace hingga temperatur kamar
(full annealing) untuk mencegah oksidasi. Setelah mendingin
kemudian spesimen dipotong menjadi beberapa bagian untuk
nantinya dilanjutkan ke dalam proses coating. Horizontal furnace
ditunjukkan pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Horizontal Furnace
3.4 Proses Spray Coating
Proses spray coating dilakukan dengan menggunakan
paduan Mg-5Zn sebagai substratnya dan polycaprolactone (PCL)
sebagai pelapis. PCL dilarutkan dalam solvent diklorometan
dengan presentase 2,5% (w/v) PCL yang distirring selama 24 jam.
Proses stirring ditinjukkan pada gambar 3.5. Proses spray coating
dilakukan dengan variasi jarak 10 cm, 20 cm, 30 cm dan 40 cm.
Proses spray coating dilakukan di CV. Cipta Agung dan dilakukan
dengan tekanan konstan sebesar 7 bar.
30
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 3.5 Proses Stirring larutan PCL
3.5 Karakterisasi dan Pengujian
1. X-Ray Diffraction (XRD)
Pengujian XRD dilakukan di Departemen Teknik Material
ITS dengan tujuan untuk mengidentifikasi senyawa yang
terbentuk hasil proses casting. Alat yang digunakan dalam
pengujian yaitu XRD Phillip Analitical seperti pada
Gambar 3.6 dengan parameter sudut 2θ = 5o – 90o dengan
panjang gelombang Cu-Kα 1.54060Ȧ dengan tujuan untuk
mengidentifikasi senyawa yang terbentuk pada Mg akibat
paduan unsur Zn dalam proses casting. Setelah didapatkan
grafik dari pengujian XRD kemudian diidentifikasi dengan
bantuan software OriginPro 2017 dan pencocokan manual
dengan JCPDS untuk mengetahui senyawa yang terbentuk.
31
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
Gambar 3.6 Mesin uji XRD
2. Scanning Electron Microscope (SEM)
Pengujian SEM dengan alat FlexSEM 1000 yang
dilakukan di Departemen Teknik Mesin ITS dengan tujuan
untuk mengetahui morfologi dari hasil spray coating dan
untuk mengetahui element mapping hasil casting. Gambar
3.7 merupakan alat uji SEM yang digunakan pada
penelitian kali ini. Langkah pengujian SEM dimulai
dengan menyiapkan sampel yang akan diamati. Kemudian
merekatkan sampel pada tempat sampel dengan
menggunakan selotip karbon. Hal ini dilakukan agar ketika
pengamatan sampel tidak akan tergelincir saat proses
vacuum. Setelah sampel siap, memasukkan sampel ke
dalam alat pengujian SEM dan melakukan proses vacuum.
Kemudian mengamati hasil gambar dari sampel. Tahapan
terakhir dari pengujian SEM adalah mengambil gambar
yang diinginkan setelah menemukan gambar yang sesuai.
32
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 3.7 Alat Uji SEM
3. Mikroskop Optik
Pengujian menggunakan mikroskop optik dilakukan di
laboratorium Metalurgi Departemen Teknik Material ITS
untuk mengamati cross section hasil spray coating.
Mikroskop optik yang digunakan adalah mikroskop optik
Olympus BX51M-RF yang ditunjukkan pada gambar 3.8.
Sehingga akan terlihat batas antara paduan dan lapisan
PCL. Spesimen yang akan diuji, sebelumnya dipreparasi
dengan mengamplas spesimen hingga amolas grade 2000,
dan setelah itu dilanjutkan pada tahap polishing spesimen.
33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
Gambar 3.8 Mikroskop Optik
4. Adhesive Test
Adhesive Test atau pengujian adhesi merupakan pengujian
untuk mendapatakn daya lekat antara substrat dan material
pelapis. Pengujian ini dilakukan dengan metode tape test
sesuai dengan ASTM D-3559. Pengujian dilakukan di
laboratorium Manufaktur Departemen Teknik Material
ITS. Pada pengujian ini untuk sampel dengan ketebalan
dibawah 50 mikron digores menggunakan cutter sebanyak
11 goresan dengan jarak antar goresan 1 mm, sedangakn
untuk sampel dengan ketebalan 50 – 125 mikron digores
sebanyak 6 goresan dengan jarak antar goresan 2 mm.
Kemudian tape diaplikasikan di atas substrat yang sudah
34
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
digores. Adhesi dievaluasi dengan perbandingan deskripsi
dan ilustrasi seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Klasifikasi Uji Tape Test
Nilai Luasan yang tercabut Keterangan
5B 0 %
4B < 5 %
3B 5 – 15 %
2B 15 – 35 %
1B 35 – 65 %
0B > 65 %
35
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
5. Pengujian Weight Loss
Pengujian ini dilakukan dengan metode perendaman ke
dalam larutan Phosphate Buffered Saline (PBS) (pH = 7,4)
dengan komposisi 900 ml aquades dicampurkan
menggunakan magnetic stirer pada temperature 36,5oC
secara berurutan dengan:
1. 8,035 gr NaCl,
2. 0,355 gr NaHCO3,
3. 0,225 gr KCL,
4. 0,231 gr K2HPO4.3H2O,
5. 0,311 gr MgCl2.6H2O,
6. 39 ml HCL 1 M,
7. 0,292 gr CaCl2.2H2O,
8. 0,072 gr Na2SO4,
9. 6,118 gr (CH2OH)3CNH2,
10. 1 M NaOH / 1 M HCL (mengatur pH).
Larutan PBS ini digunakan sebagai simulated body fluid
(SBF) yang komposisinya telah diatur dan dikondisikan
sesuai cairan tubuh selama 9 hari dengan temperatur 37oC.
Setiap tiga hari sekali dilakukan penimbangan pada
masing-masing spesimen. Pengujian ini berfungsi untuk
mengetahui massa dan volume paduan yang berkurang
dalam kurun waktu perendaman, sehingga dari data
tersebut didapatkan laju degradasi dari spesimen.
36
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Tabel 3.2 Rancangan Penelitian
Spesimen XRD SBF SEM Adhesive
Tanpa Coating √ √ √ 𝑥
Jarak Nozzel
10 cm 𝑥 √ √ √
Jarak Nozzel
20 cm 𝑥 √ √ √
Jarak Nozzel
30 cm 𝑥 √ √ √
Jarak Nozzel
40 cm 𝑥 √ √ √
37
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Hasil XRD pada Paduan Mg-5Zn
Pengujian XRD pada penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui fasa yang terbentuk pada substrat yang digunakan.
Gambar 4.1 Grafik hasil pengujian XRD
Dari gambar 4.1 didapatakn peak tertinggi berada pada posisi
2 theta 36,78O; 34,55O; 32,32O; 63,367O; 57,64O; 48,03O; 68,97O;
70,36O. Gambar 4.1 menunjukkan bahwa substrat memiliki dua
fasa yaitu fasa α Mg dan senyawa intermetalik MgZn. Hasil peak
yang didapatkan tersebut kemudian dicocokkan dengan JCPDS 01-
077-2918 dan dianalisan dengan bantuan software OriginPro 2017.
Analisa menggunakan data JCPDS 01-077-2918 didapatkan nama
komponen senyawa Magnesium Zinc (MgZn) dan memiliki
struktur kristal hexagonal. Hal ini menunjukkan bahwa proses
Mg
MgZn
38
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
pembuatan substrat telah sesuai dengan diagram fasa binary Mg –
Zn. Berdasarkan diagram fasa binary Mg – Zn paduan Mg–5Zn
pada temperatur ruang terdiri dari 2 fasa yaitu fasa α Mg dan
senyawa intermetalik MgZn. Hal ini dikarenakan kelarutan Zn
pada fasa α Mg di temperatur kamar hanya sebesar 1,6% (Cai,
2012). Analisa Hasil XRD ini selanjutnya akan diperkuat dengan
hasil SEM-EDX.
4.2 Analisa Hasil SEM-EDX pada Paduan Mg-5Zn
Dari hasil pengujian SEM-EDX substrat ditunjukkan dengan
Gambar 4.2. Gambar 4.2 a menunjukkan hasil SEM permukaan
dari paduan Mg-5Zn, Gambar 4.2 b menunjukkan persebaran unsur
Mg, Gambar 4.2 c menunjukkan persebaran unsur Zn dan Gambar
4.2 d menunjukkan persebaran unsur O. Dari Gambar 4.2
didapatkan hasil bahwa substrat telah homogen. Unsur Zn tersebar
merata dan unsur Mg juga tersebar merata. Dari gambar tersebut
dapat diambil kesimpulan bahwa paduan Mg-5Zn yang dibuat
telah homogen.
a
39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
c
b
40
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 4.2 Hasil SEM-EDX persebaran 500X a. permukaan
paduan Mg-5Zn b. persebaran Mg c. persebaran Zn d.
persebaaran O
Tabel 4.1 Prentase Unsur SEM-EDX
Element %Weight
Mg 93,01
Zn 4,72
O 2,26
Tabel 4.1 Menunjukkan hasil SEM-EDX mengenai presentase
unsur pada spesimen. Dari tabel diatas telah berhasil dibuat paduan
Mg-5Zn dan didapatkan bahwa proses casting berhasil dikaukan
dan unsur Zn larut dalam Mg. Hal ini mendukung hasil dari Tabel
4.1 dan Gambar 4.2 menunjukkan bahwa pembuatan paduan Mg-
5Zn berhasil dilakukan. Hasil Pengujian SEM-EDX ini
mendukung hasil pengujian XRD. Hasil XRD dan hasil SEM-EDX
menunjukkan bahwa paduan Mg-5Zn yang telah dibuat terdapat 2
fasa yaitu fasa α Mg dan senyawa intermetalik MgZn serta paduan
ini telah homogen. Hal ini menunjukkan bahwa Paduan Mg-5Zn
d
41
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
yang dibuat sudah dapat dilakukan spray coating pada proses
selanjutnya.
4.3 Analisa Pengujian Cross-Section Paduan Mg-5Zn Setelah
Coating PCL
Gambar 4.3 Cross Section perbesaran 200x a. jarak 10 cm; b. 20
cm; c. 30 cm; d. 40 cm
Pada Gambar 4.3 memperlihatkan gambar cross section
menggunakan mikroskop optik dengan perbesaran 200x. Gambar
4.3a merupakan hasil coating dengan jarak nozzle 10 cm. Pada
jarak 10 cm coating memiliki ketebalan ±100 µm. Gambar 4.3b
merupakan hasil coating dengan jarak nozzle 20 cm. Pada jarak
nozzle 20 cm coating memiliki ketebalan ±80 µm. Gambar 4.3c
merupakan hasil coating dengan jarak nozzle 30 cm. Pada jarak
nozzle 30 cm coating memiliki ketebalan ±50 µm. Gambar 4.3d
merupakan hasil coating dengan jarak nozzle 40 cm. Pada jarak
Resin
Mg-5Zn
Mg-5Zn
Mg-5Zn
Mg-5Zn
Coating Coating
Coating
Coating
Resin Resin
Resin
b
V
a
a
V
a
C
V
a
d
V
a
c
42
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
nozzle 40 cm coating memiliki ketebalan ±20 µm. Dari gambar 4.3
diatas dapat disimpulkan bahwa semakin dekat jarak nozzle maka
akan tebal lapisan coating. Hal ini dikarenakan semakin
meningkatnya jarak nozzle tekanan material coating yang sampai
di permukaan juga menurun serta semakin sedikit droplet yang
sampai pada permukaan substrat (Dzikriansyah, 2017). Ketebalan
coating juga akan mempengaruhi morfologi hasil coating. Jarak
nozzle yang dekat akan menyebabkan ukuran poros besar dan
coating yang tebal (Larasati, 2013).
4.4 Analisa Hasil Pengujian SEM Paduan Mg-5Zn Setelah
Coating PCL
Gambar 4.4 Hasil pengamatan SEM dengan
perbesaran 2000x a. jarak nozzle 10 cm, b. jarak nozzle 20 cm,
c. Jarak nozzle 30 cm, d. jarak nozzle 40 cm.
a b
c d
43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
Gambar 4.4 menunjukkan morfologi permukaan dari
spesimen. Pada Gambar 4.4a terlihat bahwa morfologi
permukaan hasil spray coating denga jarak nozzle 10 cm
memiliki pors yang banyak. Pada jarak nozzle 10 cm memiliki
ukuran poros 1-7,5 mikron dengan rata-rata ukuran poros 2,85
mikron. Kemudian pada Gambar 4.4b merupakan morfologi
permukaan hasil spray coating dengan jarak nozzle 20 cm.
Terlihat bahwa pada jarak nozzle 20 cm porositas lebih sedikit
dan lebih kecil dibandingkan dengan jarak nozzle 10 cm. Pada
jarak 20 cm memiliki ukuran poros 0,75-3 mikron dengan
ukuran poros rata-rata 1,38. Kemudain pada Gambar 4.4c
merupakan morfologi permukaan hasil spray coating dengan
jarak nozzle 30 cm. Terlihat bahwa porositas lebih sedikit dan
ukurannya lebih kecil dibandingkan dengan jarak nozzle 10
dan 20 cm. Pada jarak nozzle 30 cm memiliki ukuran poros 0,5-
2,5 mikron dengan ukuran poros rata-rata 1,05 mikron.
Kemudian pada Gambar 4.4d merupakan morfologi
permukaan hasil spray coating dengan jarak nozzle 40 cm.
Terlihat bahwa permukaan hasil coating memiliki poros yang
lebih besar namun jumlahnya sedikit dari jarak nozzle 30 cm.
Pada jarak nozzle 40 cm memiliki ukuran poros 1-5 mikron
dengan rata-rata ukuran poros 1,82 mikron. Dari hasil diatas
dapat diambil kesimpulan bahwa ukuran poros terkecil berada
pada jarak nozzle 30 cm (Suchaimi, 2017). Pada jarak yang
semakin jauh tekanan droplet yang sampai di permukaan
substrat berkurang dan droplet semakin sedikit yang sampai di
permukaan. Terlihat juga pada gambar 4.4 semakin jauh jarak
nozzle maka semakin banyak terbentuk serabut morfologi
menjadi semakin tidak merata. Semakin dekatnya jarak nozzle
juga mengakibatkan poros semakin besar. Poros yang besar
juga menyebabkan coating semakin tebal (Larasati, 2013).
44
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.5 Analisa Hasil Pengujian Weight Loss
Gambar 4.5 Grafik hasil pengujian weight loss dengan variasi
jarak nozzle
Pada Gambar 4.5 menunjukkan grafik uji weight loss
dengan larutan PBS. Dari Gambar 4.5 diatas menunjukkan bahwa
coating dengan PCL dapat menurunkan laju degradasi paduan Mg-
5Zn. Spesimen tanpa coating memiliki laju degradasi 2,76
cm/tahun. Spesimen dengan jarak nozzle 10 cm memiliki laju
degradasi 2,44 cm/tahun, pada jarak nozzle 20 cm laju
degradasinya 2,18 cm/tahun, pada jarak nozzle 30 cm laju
degradasinya 2,11 cm/tahun, dan pada jarak nozzle 40 cm laju
degradasinya 2,19 cm/tahun. Dari data diatas menunjukkan bahwa
untuk pelapisan Mg-5Zn dengan PCL dengan laju degradasi paling
optimum berada pada jarak 30 cm.
Laju degradasi spesimen dengan jarak nozzle 30 cm paling
lambat dikarenakan pada jarak nozzle 30 cm poros hasil coating
paling kecil dibandingkan spesimen dengan jarak lainnya. Poros
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
10 20 30 40 TanpaCoating
Laju
Deg
rad
asi (
cm/t
ahu
n)
Jarak Nozzle (cm)
45
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
lapisam PCL yang besar memiliki laju degradasi Mg lebih cepat
jika dibandingkan dengan poros yang kecil (Wong, 2010).
4.6 Analisa Hasil Pengujian Daya Adhesi
Adhesi merupakan fenomena yang terjadi bila dua
substansi yang berbeda bergabung menjadi satu, berkontak karena
adanya gaya tarik menarik diantara keduanya. Adhesi dapat terjadi
apabila cairan masuk ke dalam porus atau celah permukaan
material. Mechanical interlocking akan terjadi ketika cairan atau
feed material tersebut mengeras, maka akan terbentuk ikatan yang
kuat. Daya adhesi tergantung pada sifat permukaan. Adhesi yang
baik dapat diperoleh apabila permukaan substrat cukup kasar
secara mikroskopis dan makroskopis, serta bersih dari pengotor
(Dzikriansyah, 2017).
Tabel 4.2 Hasil Uji Adhesi
Jarak Nozzle Nilai Adhesi Keterangan
10 cm 3B 5-15% area tercabut
20 cm 2B 5-15% area tercabut
30 cm 0B 35-65% area tercabut
40 cm 0B >65% area tercabut
Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 menunjukkan hasil pengujian
adhesi dengan metode tape test. Dari data diatas menunjukkan
bahwa spesimen dengan jarak nozzle 10 cm memiliki daya adhesi
yang paling kuat yaitu sebesar 3B. Spesimen dengan daya adhesi
terendah terdapat pada spesimen dengan jarak nozzle 40 cm. Hal
ini dikarenakan pada jarak nozzle 10 cm morfologi terlihat
seragam. Dengan bertambahnya jarak nozzle maka morfologi
semakin tidak seragam dan terbentuk banyak serabut. Banyaknya
serabut dan ketidakseragaman menyebabkan daya adhesi menjadi
rendah (Gray-Munro, 2009).
46
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 4.3 Perbandingan Sampel uji dengan ASTM D-
3359
Sampel Variasi Jarak ASTM D-3359
10 cm
3B
20 cm
2B
30 cm
0B
47
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
40 cm
0B
48
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
49
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan
sebagai berikut :
1. Dengan adanya variasi jarak nozzle pada proses spray
coating polycaprolactone pada Mg-5Zn mempengaruhi
morfologi dan didapatkan jarak nozzle yang optimal untuk
mendapatkan ukuran poros yang rendah adalah jarak
nozzle 30 cm yang memiliki ukuran poros rata-rata 1,05
mikron.
2. Dengan adanya variasi jarak nozzle pada proses spray
coating polycaprolactone pada Mg-5Zn mempengaruhi
laju degradasi dan didapatkan jarak nozzle yang optimal
yang memberikan laju degradasi paling rendah adalah
pada jarak nozzle 30 cm yang memiliki laju degradasi 2,11
cm/tahun.
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat mengoptimalkan penelitian ini
adalah sebagai berikut :
1. Sebaiknya stirring PCL dalam DCM dilakukan pada
temperatur dibawah 20 oC karena solvent dapat
menguap saat stirring.
2. Sebaiknya proses spray coating dilakukan segera
setelah proses stirring agar solvent tidak banyak yang
menguap.
3. Sebaiknya proses spray coating menggunakan nano
spray agar didapatkan porositas yang paling rendah.
50
Laporan Tugas Akhir
Departemen Teknik Material FTI - ITS
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
xix
DAFTAR PUSTAKA
Anract, dkk. 2017. Metastatic Fractures of Long Limb Bones.
Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research 103.
S41-S57
Argawal, dkk. 2016. Biodegradable Magnesium Alloys for
Orthopaedic Applications: A Review on Corrosion, and
Surface Modifications. Materials Science & Engineering C.
1-65
ASM Metals Handbook. (1992). Volume 3 Alloy Phase Diagram.
United States of America: ASM International.
ASTM. D 3359-09. Standard Test Methods for Measuring
Adhesion by Tape Test. Standard. 2010. ASTM International
Azis, F., Ismail, A. F. 2015. Spray Coating Methods for Polymer
Solar Cells Fabrication: A review. Materials Science in
Semiconductor Processing. 416 - 425
Castiglioni, S., Cazzaniga, A., Albisetti, W., & Maier, J. A. (2013).
Magnesium and Osteoporosis: Current State of
Knowledge and Future Research Directions. Nutrients,
3022-3033.
Cai, dkk. 2012. Effects of Zn on Microstructure, Mechanical
Properties and Corrosion Behavior of Mg–Zn Alloys.
Materials Science and Engineering C. 2570-2577
Dai, Y., Lu, Y., Li, D., Yu, K., Jiang, D., Yan, Y., Xiao, T. (2017).
Effects of Polycaprolactone Coating on the Biodegradable
Behavior and Cytotoxicity of Mg-6%Zn-10%Ca3(PO4)2
Composite in Simulated Body. Materials Letters 198, 118-
120.
Dzikriansyah, M. F., Widyastuti, Hosta Ardhyananta. (2017). Analisa
Pengaruh Jarak Nozzle dan Tekanan Udara pada
xx
Pelapisan dengan Metode Air Spray terhadap Sifat
Magnetik Komposit Barium Heksaferrit/Polianilin.
Diligip ITS. Surabaya.
Farah, S., Anderson, Daniel D., Langer, R. 2016. Physical and
Mechanical Properties of PLA, and Their Functions
in Widespread Applications — A Comprehensive Review.
Advanced Drug Delivery Reviews. 367-392
Gómez-Lizárraga, K., Flores-Morales, C., Prado-Audelo, M. D.,
Álvarez-Pérez, M., Piña-Barba, M., & Escobedo, C. (2017).
Polycaprolactone- and Polycaprolactone/ceramic-based
3D-bioplotted Porous Scaffolds for Bone Regeneration: A
Comparative Study. Materials Science and Engineering C
79, 326-335.
Ghiasi, dkk. 2017. Bone Fracture Healing in Mechanobiological
Modeling: A Review of Principles and Methods. Bone. 87-
100
Gray-Munro, Joy E., Seguin, C., Strong, Michael. (2009). Influence
of surface modification on the in vitro corrosion rate of
magnesium alloy AZ31. Journal of Biomedical Materials
Research Part A, 221-230.
Huan, Z., Zhou, J., & Duszczyk, J. (2010). Magnesium-based
Composites with Improved In Vitro Surface. J Mater Sci:
Mater Med, 3163-3169.
Hund, J. P. 1999. SPRAY APPLICATION PROCESSES. ITW
Binks: Glendale Heights
Kurnia, S. H., Kosasih, C. A., & P., A. P. (2011). Faktor-faktor yang
Melatarbelakangi Pasien Patah Tulang Berobat ke
Pengobatan Tradisional Ahli Tulang di Sumedang.
Universitas Padjajaran, 1-14.
xxi
Kinloch, A. J. 1987. Adhesion and Adhesives. Springer Science &
Business Media
Larasati, F., Setiyorini, Y., 2013. Pengaruh Jarak Nozzle dan
Tekanan Gas pada Proses Pelapisan Ni-20cr dengan
Metode Wire Arc Spray terhadap Ketahanan Thermal.
Jurnal Teknik POMITS.
Mahartha, G. R., Maliawan, S., & Kawiyana, K. S. (2012).
Manajemen Fraktur pada Trauma Muskuloskeletal.
Universitas Udayana, 1-13.
Malikmammadov, dkk. 2017. PCL and PCL-Based Materials in
Biomedical Applications. Journal of Biomaterials Science,
Polymer Edition. 1-55
Narayanan, T. S., Park, I.-S., & Lee, M.-H. (2015). Surface
Modification of Magnesium and its Alloys for Biomedical
Applications Volume 2: Modification and Coating
Techniques. Cambridge: Woodhead Publishing.
Noorisa, R., Apriliwati, D., Aziz, A., & Bayusentono, S. (2017). The
Characteristic of Patients with Femoral Fracture in
Department of Orthopedic and Traumatology RSUD DR.
Soetomo Surabaya 2013-2016. Journal of Orthopaedi &
Traumatology Surabaya, 1-11.
Nugraha, F. A., Purniawan, A., Purwaningsih, H. (2017). Pengaruh
Komposisi Zn dan Temperatur Casting terhadap
Morfologi dan Sifat Mekanik Paduan Mg - Zn untuk
Aplikasi Biodegradable Orthopedic Devices. Surabaya:
Diligip ITS.
Oca, H. M., Ward, I. M. 2006. Structure and Mechanical
Properties of PGA Crystals and Fibres. Polymer. 7070-
7077
xxii
Olszta, M. J., Cheng, X., Jee, S. S., Kumar, R., Kim, Y.-Y., Kaufman,
M. J., . . . Gower, L. B. (2007). Bone structure and
formation: A new perspective. Materials Science and
Engineering R 58, 77-116.
Prabhu, D. B., Gopalakrishnan, P., & Ravi, K. (2017). Coatings on
implants: Study on similarities and differences between
the PCL coatings for Mg based lab coupons and final
components. Materials and Design, 397-410.
Suchaimi, M., Rochman Rochiem, & Haryati Purwaningsih. (2017).
Pengaruh Jarak Nozzle dan Tekanan Gas pada Proses
Pelapisan FeCrBMnSi dengan Metode Wire Arc Spray
terhadap Ketahanan Thermal. Juranl Teknik ITS. 7-12.
Tan, L., Yu, X., Wan, P., & Yang, K. (2013). Biodegradable
Materials for Bone Repairs: A Review. J. Mater. Sci.
Technol, 503-513.
William D. Callister, J., & Rethwisch, D. G. (2014). Materials
Science and Engineering an Introduction 9th Edition.
Untied States of America: John Wiley & Sons, Inc.
Wong, H. M., Yeung, K. W., Lam, K. O., Tam, V., Chu, P. K., & Luk,
K. D. (2010). A biodegradable Polymer-based Coating to
Control the Performance of Magnesium Alloy
Orthopaedic Implants. Biomaterials 31, 2084-2096.
xxiii
Lampiran 1 JCPDS
Name and formula
Reference code: 01-077-2918 Compound name: Magnesium Zinc
Empirical formula: Mg1.95Zn0.05
Chemical formula: ( Mg39Zn )0.05
Crystallographic parameters Crystal system: Hexagonal
Space group: P63/mmc Space group number: 194
a (Å): 3.1957
b (Å): 3.1957
c (Å): 5.1882
Alpha (°): 90.0000
Beta (°): 90.0000
Gamma (°): 120.0000
Volume of cell (10^6 pm^3): 45.89
Z: 1.00
RIR: 4.00
Subfiles and quality Subfiles: ICSD Pattern
Inorganic Quality: Blank (B)
xxiv
Comments
ANX: N Creation Date: 11/13/2009 Modification Date: 1/19/2011
ANX: N Analysis: Mg1.95 Zn0.05 Formula from original source: (Mg39 Zn)0.05
ICSD Collection Code: 642924 FIZ642924 Minor Warning: No e.s.d reported/abstracted on
the cell dimension. No R factors
reported/abstracted Significant Warning: unit cell dimensions taken from
figure
Wyckoff Sequence: c (P63/MMC) Unit Cell Data Source: Powder Diffraction.
References
Primary reference: Calculated from ICSD using POWD-12++
Structure: Hardie, D., Parkins, R.N., Philos. Mag., 4, 815, (1959)
Peak list No. h k l d [A] 2Theta[deg] I [%]
1 1 0 0 2.76760 32.321 24.7
2 0 0 2 2.59410 34.548 27.0
3 1 0 1 2.44190 36.776 100.0
4 1 0 2 1.89270 48.031 13.9
5 1 1 0 1.59780 57.645 14.2
6 1 0 3 1.46660 63.367 14.6
7 2 0 0 1.38380 67.650 1.9
8 1 1 2 1.36050 68.970 13.8
9 2 0 1 1.33700 70.359 9.5
10 0 0 4 1.29700 72.870 1.8
11 2 0 2 1.22090 78.237 2.1
xxv
12 1 0 4 1.17450 81.969 1.7
13 2 0 3 1.08050 90.944 3.4
14 2 1 0 1.04600 94.855 1.0
15 2 1 1 1.02540 97.392 5.4
16 1 1 4 1.00700 99.804 3.4
17 1 0 5 0.97160 104.899 2.2
18 2 1 2 0.97010 105.130 1.5
19 2 0 4 0.94630 108.980 0.7
20 3 0 0 0.92250 113.234 1.2
21 2 1 3 0.89500 118.784 3.3
22 3 0 2 0.86920 124.803 2.0
23 0 0 6 0.86470 125.955 0.3
24 2 0 5 0.83020 136.204 1.3
25 1 0 6 0.82540 137.893 0.4
26 3 0 3 0.81420 142.199 0.9
27 2 1 4 0.81420 142.199 0.9
28 2 2 0 0.79890 149.245 0.8
Stick Pattern
xxvi
Lampiran 2 Hasil XRD
This is the simple example template containing only headers for
each report item and the bookmarks. The invisible bookmarks are
indicated by text between brackets.
Modify it according to your own needs and standards.
Measurement Conditions: (Bookmark 1)
Dataset Name Mg-Zn 25gr 6Jam
Comment Configuration=Reflection-
Transmission Sp
Goniometer=PW3050/60
(Theta/Theta); Mini
Measurement Date / Time 3/29/2018 7:44:00 AM
Raw Data Origin PHILIPS-binary (scan) (.RD)
Scan Axis Gonio
Start Position [°2Th.] 10.0084
End Position [°2Th.] 89.9764
Step Size [°2Th.] 0.0170
Scan Step Time [s] 10.1500
Scan Type Continuous
Offset [°2Th.] 0.0000
Divergence Slit Type Fixed
xxvii
Divergence Slit Size [°] 0.2500
Specimen Length [mm] 10.00
Receiving Slit Size [mm] 12.7500
Measurement Temperature [°C] -273.15
Anode Material Cu
K-Alpha1 [Å] 1.54060
K-Alpha2 [Å] 1.54443
K-Beta [Å] 1.39225
K-A2 / K-A1 Ratio 0.50000
Generator Settings 30 mA, 40 kV
Diffractometer Type XPert MPD
Diffractometer Number 1
Goniometer Radius [mm] 200.00
Dist. Focus-Diverg. Slit [mm] 91.00
Incident Beam Monochromator No
Spinning No
xxviii
Main Graphics, Analyze View: (Bookmark 2)
Pos.
[°2Th.]
Height
[cts]
FWHM Left
[°2Th.]
d-spacing
[Å]
Rel. Int.
[%]
32.1477 946.69 0.1428 2.78211 35.92
32.2721 843.14 0.0612 2.77856 31.99
34.4448 953.47 0.1836 2.60165 36.17
36.6127 2635.82 0.1428 2.45242 100.00
36.6815 2615.46 0.1020 2.45406 99.23
47.8671 653.67 0.1224 1.89880 24.80
57.3853 126.79 0.3264 1.60442 4.81
63.1387 324.04 0.2448 1.47136 12.29
67.4697 22.08 0.4896 1.38705 0.84
68.6794 246.84 0.3264 1.36554 9.37
70.0899 132.56 0.2448 1.34147 5.03
72.7522 25.67 0.4896 1.29880 0.97
77.8779 18.63 0.6528 1.22563 0.71
81.6774 70.52 0.4080 1.17795 2.68
xxix
Pattern List: (Bookmark 4)
Visib
le
Ref.
Code
Sco
re
Compo
und
Name
Displac
ement
[°2Th.]
Scale
Factor
Chemic
al
Formul
a
* 01-077-
2918
86 Magnes
ium
Zinc
-0.162 0.938 ( Mg39
Zn )0.05
Document History: (Bookmark 5)
Insert Measurement:
- File name = Mg-Zn 25gr 6Jam.rd
- Modification time = "4/3/2018 2:23:26 PM"
Position [°2Theta] (Copper (Cu))
20 30 40 50 60 70 80
Counts
0
1000
2000
Mg-Zn 25gr 6Jam
xxx
- Modification editor = "Teknik Material"
Interpolate Step Size:
- Derived = "Yes"
- Step Size = "0.01"
- Modification time = "4/3/2018 2:23:26 PM"
- Modification editor = "PANalytical"
Search Peaks:
- Minimum significance = "1"
- Minimum tip width = "0.02"
- Maximum tip width = "1"
- Peak base width = "2"
- Method = "Minimum 2nd derivative"
- Modification time = "11/24/2017 8:15:40 AM"
- Modification editor = "Teknik Material"
Delete Peak(s):
- Start position = "40.7654"
- End position = "40.7654"
- Modification time = "4/3/2018 2:24:04 PM"
- Modification editor = "Teknik Material"
xxxi
Lampiran 3 Data Weight Loss
SpesimenBerat Awal
(g)
Berat
Akhir (g)Hari
Laju Degradasi
(g/hari)
Laju
Degradasi
(cm/tahun)
Rata - Rata
(cm/tahun)
0,9501 0,6772 3 0,090966667 2,6391359
0,9856 0,3861 6 0,099916667 2,722995811
1,0904 0 9 0,121155556 2,903680125
0,8305 0,3201 3 0,170133333 2,760723884
1,1415 0,5636 6 0,096316667 2,283811823
1,3746 0,5238 9 0,094533333 2,26962876
1,3994 0,99 3 0,136466667 2,565086589
1,1371 0,93 6 0,034516667 1,622193979
0,9301 0 9 0,103344444 2,338059436
1,213 0,86 3 0,117666667 2,441430238
0,9415 0,71 6 0,038583333 1,683551543
0,7775 0 9 0,086388889 2,202482493
1,2044 0,9758 3 0,0762 2,112247603
1,7378 1,1461 6 0,098616667 2,301847822
1,7626 1,0546 9 0,078666667 2,134797825
2,75527061
2,43805482
2,17511333
2,10915476
2,18296442
Uncoated
Jarak 10 cm
Jarak 20 cm
Jarak 30 cm
Jarak 40 cm
xxxii
Lampiran 4 Perhitungan Laju Degradasi
ρMg =1,738 g/cm3
ρZn = 7,14 g/cm3
ρMg-5Zn = 1/((%WMg/ρMg) + (%WZn/ρZn))
= 1/(0,95/1,738 + 0,05/7,14)
= 1,8063 g/cm3
Weight Loss = (Massa awal – massa akhir)/jumlah hari
Spesimen Massa
Awal (g)
Massa
Akhir (g) Hari
Laju
Degradasi
(g/hari)
Uncoated
0,9501 0,6772 3 0,090966667
0,9856 0,3861 6 0,099916667
1,0904 0 9 0,121155556
Laju degradasi pertahun dihitung dengan rumus
Hari 3 : PD/T = √0,0909667𝑥365/1,80633
= 2,639136 cm/year
Hari 6 : PD/T = √0,09991667𝑥365/1,80633
= 2,722996 cm/year
Hari 9 : PD/T = √0,12115556𝑥365/1,80633
= 2,90368 cm/year
xxxiii
Rata-rata = (2,639136+2,722996+2,90368)/3
= 2,736629 cm/year
xxxiv
Lampiran 5 Hasil Uji SEM-EDX
xxxv
Lampiran 6 Perhitungan Porositas.
Skala 40 mm : 20 mikron
Jarak Diameter pada gambar (mm) Diameter Sebenarnya (mikron) Jumlah Rata-rata
2 1 15
5 2,5 10
7 3,5 7
12 6,5 4
15 7,5 3
1,5 0,75 11
2,5 1,25 10
6 3 5
1 0,5 12
3 1,5 5
5 2,5 3
2 1 5
8 4 3
9 4,5 2
10 5 1
10 cm
20 cm
2,846
30 cm
40 cm 1,818
1,05
1,375
xxxvi
xxxvii
UCAPAN TERIMA KASIH
Selama melakssanakan dan menyelesaikan tugas akhir ini, penulis
menerima bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Pada
kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Allah SWT. yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Kedua orang tua tercinta, Bapak Ariono dan Ibu Niswatul
Maghfiroh yang telah mendidik dan membesarkan penulis
serta memberikan dukungan moril dan materil yang luar
biasa.
3. Bapak Dr. Agung Purniawan, S. T., M. Eng. selaku dosen
pembimbing I dan Ibu Vania Mitah Pratiwi, S. T., M. T.
selaku dosen pembimbing II. Terima kasih atas segala
dukungan, bimbingan, masukan dan saran yang telah
diberikan.
4. Bapak Mas Irfan Purbawanto Hidayat, S. T., M. Sc., Ph. D.
selaku dosen wali yang telah memberikan perhatiannya dalam
menempuh proses perkuliahan.
5. Tim Dosen Penguji yang telah memberikan banyak saran dan
masukan.
6. Mas Ridha, Mbak Iis, Bapak Sutari, Mas Luki yang telah
membatu penulis dalam pembuatan dan pengujian spesimen.
7. Seluruh karyawan CV. Cipta Agung yang telah membantu
dalam proses pembuatan spesimen.
8. Seluruh dosen dan tendik Departemen Teknik Material FTI –
ITS.
9. Mas Kukuh dan mbak Januar yang telah banyak membantu
dalam penyelesaian tugas akhir ini.
10. Nur dan Hidayat selaku tim Magnesium yang telah menemani
penulis dalam mengerjakan tugas akhir selama satu semester
ini.
11. Radit, Hadi, Zaki, Fariz, Wiwin, Rifki dan Habib yang telah
banyak membatu dalam mengerjakan tugas akhir ini.
12. Teman - teman MT16 dan HMMT FTI – ITS.
xxxviii
13. Dan semua pihak yang turut serta membantu dan memberikan
motivasi yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
xxxix
BIODATA PENULIS
Penulis lahir di Pasuruan, 18 Oktober
1995. Penulis merupakan anak kedua dari
tiga bersaudara dari pasangan Ariono dan
Niswatul Maghfiroh. Riwayat pendidikan
yang ditempuh oleh penulis antara lain
SDN 1 Prigen, SMPN 1 Pandaan, SMAN
1 Pandaan Pasuruan dan sekarang
melanjutkan pendidikan di Departemen
Teknik Material dan Metalurgi Fakultas
Teknologi Industri Institut Teknologi
Sepuluh Nopember Surabaya.
Selama berkuliah di Kampus
Perjuangan ini, penulis mengikuti berbagai kegiatan seminar,
pelatihan, dan organisasi. Penulis pernah menjadi Staff Badan Semi
Otonom Material Techno Club Himpunan Mahasiswa Teknik
Material dan Metalurgi FTI-ITS 2015/2016 dan menjadi Direktur
Badan Semi Otonom Material Techno Club Himpunan Mahasiswa
Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS 2016/2017. Selain itu, penulis
pernah menjadi Asisten Laboratorium Kimia Material 2015/2016 dan
2016/2017.