Mengenal Bahan Magnet

by Teguh Yoga Raksa (2005)

Tanpa disadari kita menggunakan bahan-bahan yang memiliki sifat magnetik, memiliki daya tarik dan daya tolak menolak jika didekatkan diantara kutub-kutub mereka. Yang menarik adalah bagaimana hal itu bisa terjadi. Tentunya pertanyaan ini kadang-kadang muncul di benak kita. Coba bayangkan jika anak kita, keponakan atau saudara kita bertanya tentang itu?? Tentunya dengan mudah di jawab ‘” ya memang begitulah adanya… itu sudah dari sononya !!, nagapain sih tanya-tanya begitu, dijelasin juga nggak bakalan ngerti!! “. Itu mungkin sebagian jawaban kita sebagai orang yang dianggap lebih mengetahui daripada si penanya. Tapi ada hal yang menarik dari pertanyaan itu, daya kritis seseorang kadang-kadang muncul akibat dari sesuatu yang terjadi. Kejadian yang susah dimengerti yang kita pikirkan kadang menjadikan seseorang pemikir sekaliber Newton. Lihat saja sejarah newton, yang katanya diilhami dari jatuhnya sebuah apel, atau Archimides yang diilhami dari ketakutannya pada raja untuk menemukan berat dari mahkotanya.

Sadar atau tidak sadar kita terjun dalam dunia yang penuh dengan fenomena yang belum tersingkap, dan tuhan memberikan kebebasan pada kita untuk menyingkap tabira misteri itu. Penelitian tentang bahan yang menarik ini telah dimulai sejak awal abad ke-20. Usaha dan kerja keras para ilmuwan akhirnya berhasil pada tahun 1982 ilmuwan jepang menemukan material baru bahan magnet yang memiliki daya tarik yang cukup kuat, yaitu bahan berbasis logam tanah jarang. Yang menjadi pertanyaan untuk kita adalah mengapa bahan ini memiliki daya tarik satu sama lain.

Gaya tarik menarik ini diakibatkan oleh medan magnet, menghasilkan medan magnet ada berbagai cara diantara dihasilkan ketika ada muatan listrik yang bergerak. Hal ini bisa terjadi ketika arus mengalir pada sebuah konduktor, pertama kali diamati oleh Oersted pada tahun 1819. Medan magnet juga dapat dihasilkan dari magnet permanen. Pada kasus ini tidak ada arus yang mengalir, akan tetapi gerak orbital dan spin elektron ( dinamakan “Amperican currents”) bahan magnet permanen yang telah dilakukan proses magnetisasi terlebih dahulu dengan menggunakan medan magnet luar.

Pertama yang harus diketahui adalah mengapa campuran ini memiliki sifat magnet. Misalnya kita sebut bahan magnet yang terkenal berbasis NdFeB, variasi kandungan dari setiap unsur mempengaruhi karakteristik dari bahan tersebut, baik dari kekuatan materialnya maupun daya tarik dari bahan magnet tersebut. Daya tarik ini dipengaruhi oleh ukuran-ukuran butiran pada bahan yang terbentuk. Ukuran-ukuran butiran yang terbentuk ini tergantung pada proses pertumbuhan kristal yang terjadi ketika pembuatan material. Penelitian akhir-akhir ini diperoleh bahwa semakin kecil butiran yang terbentuk pada material (nano composite) maka semakin besar kekuatan magnet untuk menarik atau menolak (medan magnet remanen), hal ini terjadi diprediksikan karena adanya interaksi lain antara butiran..

Setelah bahan magnet terbentuk dengan ukuran butiran dan struktur kristal tertentu kemudian dilakukan proses magnetisasi, yaitu memberikan medan magnet luar agar memiliki medan magnet sendiri. Hal ini harus kita ketahui bahwa pada saat bahan magnet terbentuk menjadi kristal itu belum memiliki daya tarik terhadap logam. Setelah diberi medan magnet luar bahan baru akan memilki medan magnet , cara pemberian medan magnet ini dilakukan secara perlahan-lahan sehingga nilai tertentu (saturasi), kemudian diturunkan perlahan sampai suatu nilai saturasi dengan arah medan magnet yang berlawanan, setelah itu diturunkan pada akhirnya, bahan akan memiliki daya tarik pada logam.

Pemanfaatan bahan magnet ini sangat besar sekali dalam dunia industri, hampir semua barang-barang elektronika menggunakan bahan magnet. Negara Indonesia yang notabene memiliki kekayaan alam yang cukup besar masih mengimpor bahan-bahan magnet permanen dari negara asing.

Pada bidang industri, misalnya pada sebuah kendaraan lebih dari sepuluh komponennya menggunakan bahan magnet, kita ambil contoh bahan-bahan magnet yang digunakan pada kendaraan misalnya stater motor, alternator, engineeexhaust brake actuator dan engine shut down alternator, windows wippers, winsscreen wipers, windscreen washers, Air blower fan , Electric Horn
Dan lain sebagainya. Selain itu bahan magnet juga banyak digunakan untuk spindle motor (CD-ROM), steper motor ( VCR, Printer) dan jenis brush motor ( automotive, small appliance). Contoh di atas adalah hanya sebagian kecil dari penggunaan bahan-bahan magnet.

Berbagai bahan magnet telah banyak di buat terutama bahan magnet berbasis SmCo,NdFeB, bahan Yttrium Iron Garnet (YIG, Y3-2xCa2xFe5-x-yInyVxO12), bahan berbasis (Sm,R)Mn2Ge2 dan bahan-bahan lainya. Selain itu ada jenis bahan yang menunjukan gejala megnetostriksi, ditandai dengan terjadinya perubahan dimensi akibat adanya pengaruh medan magnet luar, bahan-bahan ini disebut bahan magnetostriktif, salah satu bahan yang terkenal untuk kelompok ini adalah Terfenol-D. Bahan-bahan ini adalah bahan-bahan magnet permanen dan memiliki sifat megnet pada suhu ruang. Selain bahan-bahan yang memiliki karekteristik magnet pada suhu ruang ada juga bahan-bahan yang diteliti pada suhu rendah kurang dari 10 K. Salah satunya adalah bahan yang diteliti oleh keluarga ABX3. misalnya yang diteliti di Lab ESR jurusan Fisika FMIPA UI yaitu NH4CuCl3, bahan ini memiliki fenomena-fenomena yang menarik, tidak bisa dijelaskan secara makroskopis, tapi lebih cocok dijelaskan dengan pendekatan interaksi mikroskopis ( Quantum spin system). Penelitian pada bidang ini terus berkembang ditandai dengan penemuan bahan-bahan alternatif pengganti bahan magnet sebelumnya dengan segala keunggulan dan kekurangannya.








Referensi

1. Ridwan, Status Litbang Bahan Magnet di BATAN , dipresentasikan pada Seminar Bahan Magnet I, 20 oktober 2000.
2. Baronani,E.S, Pengaruh Waktu Milling Terhadap Sifat Magnet Yttrium Iron Garnet, dipresentasikan pada Seminar Bahan Magnet I, 20 oktober 2000.
3. Subki,M.Iyos. R. Potensi Logam Tanah Jarang (Rare Eartth Material) Dalam Mendukung Industri Bahan Magnet di Indonesia, dipresentasikan pada Seminar Bahan Magnet I, 20 oktober 2000.
4. Jiles, David, Introduction To Magnetism And Magnetic Materials, Chamman and Hall, 2-6 Boundarry Row, London, 1991