Peningkatan Kekuatan Sintered Body Hidroksiapatit (HA) dengan Penambahan Alumina Sebagai Material Penguat

Femil aulia ihsan; Ade Indra; Subardi

Femil aulia ihsan Institut Teknologi Padang
Ade Indra Institut Teknologi Padang
Subardi Institut Teknologi Nasional Yogyakarta

Kata Kunci: hidroksiapatit, alumina, pressureless sintering, compressive strength

Abstrak

Sintered body hidroksiapatit (HA)-alumina (Al₂O₃) berbentuk pellets telah dibuat dengan menvariasikan rasio sampel. Partikel HA-alumina disiapkan dengan berbagai rasio dari 97:3%, 94:6%, 92:8%, 88:12%, 85:15%, 82:18% (%berat). HA komersil dan alumina komersil digunakan sebagai material uji dengan tambahan polyvinyl alcohol (PVA). HA komersil dan alumina komersil dilakukan proses mixing basah selama 2 jam pada setiap varisi sampel. Setiap sampel yang digunakan akan dicampur dengan PVA sebanyak 5% berat dan alkohol sebanyak 5gr. Proses mixing tersebut menggunakan rotary mixer dengan penambahan ball mill alumina sebanyak 10 buah. Setelah dilakukan proses mixing sampel dikeringkan selama 48 jam untuk menghilangkan alkohol yang terkandung didalamnya. Selanjutnya proses pencetakan untuk menghasilkan green body dilakukan dengan metode uniaxial pressing pada tekanan 100 MPa dan di tahan selama 3 menit. Ukuran cetakan yang digunakan memiliki diameter 8mm dan tebal 3,3mm. Proses sintering dilakukan untuk mendapatkan sintered body, sintering dilakuakan pada temperatur 1200^oC dengan heating rate 3^oC/menit dan di holding time 2 jam. Selanjutnya temperatur di turunkan sampai 800^oC dengan cooling rate 3^oC/menit, selanjutnya temperatur di turunkan sampai 300^oC dengan cooling rate 5^oC/menit.Pada pengujian susut linier terjadi penurunan nilai yang tidak signifikan pada susut berat dan susut diameter. Pada susut berat terjadi penurunan dari 45,67% - 34,65%. Pada susut diameter terjadi penurunan dari 11,15% - 8,86%. Pada pengujian density dan relative density terjadi kenaikan yang tidak signifikan pada setiap rasio. Pada relative density terjadi kenaikan dari 41,71% - 46,00%. Pada density terjadi kenaikan dari 1,32% - 1,52%. Pada pengujian compressive strength terdapat nilai paling tinggi pada rasio HA-alumina 97:3 %berat dengan nilai 28,6 MPa, dan nilai terendah terdapat pada rasio HA-alumina 88:12 %berat dengan nilai 13,0 MPa.

Kata kunci: hidroksiapatit, alumina, pressureless sintering, compressive strength

Referensi

[1] D. Djuhana, M. Mulyadi, and S. Sunardi, “Efek Aditif SiO2 Terhadap Suhu Sintering Keramik Alumina dan Karakteristiknya,” Pist. J. Tech. Eng., vol. 2, no. 1, pp. 22–26, 2019, doi: 10.32493/pjte.v2i1.3224.
[2] S. M. B. Respati, “Bahan Biomaterial Stainless Steel Dan Keramik,” Momentum, vol. 6, no. 1, pp. 5–8, 2010.
[3] A. Indra, R. Firdaus, I. H. Mulyadi, J. Affi, and Gunawarman, “Enhancing the physical and mechanical properties of pellet-shaped hydroxyapatite by controlling micron- and nano-sized powder ratios,” Ceram. Int., vol. 46, no. 10, pp. 15882–15888, 2020, doi: 10.1016/j.ceramint.2020.03.136.
[4] P. F. Rubio, “Sintesis Hidroksiapatit dari Cangkang Telur dengan Metode Presipitasi,” vol. 1, pp. 81–109, 2013.
[5] A. Indra, Gunawarman, J. Affi, I. H. Mulyadi, and Y. Wiyanto, “Physical and mechanical properties of hydroxyapatite ceramics with a mixture of micron and nano-sized powders: Optimising the sintering temperatures,” Ceram. - Silikaty, vol. 65, no. 3, pp. 224–234, 2021, doi: 10.13168/cs.2021.0022.
[6] J. N. Setiadiputri, “Sintesis dan Karakterisasi Biokomposit Hidroksiapatit-Alginat-Zinc Sebagai Bone graft Untuk Penanganan Bone Defect,” J. Chem. Inf. Model., vol. 53, no. 9, pp. 1689–1699, 2018, [Online]. Available: file:///C:/Users/User/Downloads/fvm939e.pdf
[7] J. Raharjo and S. Rahayu, “Pengaruh Tingkat Kemurnian Bahan Baku Alumina Terhadap Temperatur Sintering dan Karakteristik Keramik Alumina,” pp. 1–7, 2015.
[8] E. Maryani, S. C. Kurniasih, N. Sofiyaningsih, and B. Priyanto, “Penyiapan Komposit Hidroksiapatit - Zirkonia Sebagai Bahan Biokeramik The Preparation of Hydroxyapatite – Zirconia Composites as Bioceramic Materials,” vol. 27, no. 1, pp. 40–50, 2018.
[9] F. Arifiadi, K. Wahyudi, R. J. Manullang, and Nurhidayati, “SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT-GIBSIT Synthesis And Characterization of Hydroxyapatite-Gibbsite,” vol. 30, no. 2, pp. 78–89, 2022.
[10] V. Y. Pamela, R. Syarief, E. S. Iriani, and N. E. Suyatma, “KARAKTERISTIK MEKANIK, TERMAL DAN MORFOLOGI FILM POLIVINIL ALKOHOL DENGAN PENAMBAHAN NANOPARTIKEL ZnO DAN ASAM STEARAT uNTUK KEMASAN MULTILAYER,” J. Penelit. Pascapanen Pertan., vol. 13, no. 2, p. 63, 2017, doi: 10.21082/jpasca.v13n2.2016.63-73.
[11] A. Indra, R. B. Setiawan, I. H. Mulyadi, J. Affi, and Gunawarman, “The Effect of PVA Addition as Binders on the Properties of Hydroxyapatite Sintered Body,” 2019.
[12] Indriani, Arista, Aminatun, and Siswanto, “Upaya Meningkatkan Kuat Tekan Komposit Ha-Kitosan Sebagai Kandidat Aplikasi Implan Tulang Kortikal,” J. Fis. dan Ter., pp. 1–15, 2014.
[13] H. Xing et al., “Effect of particle size distribution on the preparation of ZTA ceramic paste applying for stereolithography 3D printing,” Powder Technol., vol. 359, pp. 314–322, 2020, doi: 10.1016/j.powtec.2019.09.066.
[14] D. Sofia, D. Barletta, and M. Poletto, “Laser sintering process of ceramic powders: The effect of particle size on the mechanical properties of sintered layers,” Addit. Manuf., vol. 23, pp. 215–224, 2018, doi: 10.1016/j.addma.2018.08.012.
[15] H. Wu et al., “Effect of the particle size and the debinding process on the density of alumina ceramics fabricated by 3D printing based on stereolithography,” Ceram. Int., vol. 42, no. 15, pp. 17290–17294, 2016, doi: 10.1016/j.ceramint.2016.08.024.
[16] C. Sun et al., “Effect of particle size gradation on the performance of glass-ceramic 3D printing process,” Ceram. Int., vol. 43, no. 1, pp. 578–584, 2017, doi: 10.1016/j.ceramint.2016.09.197.
[17] Y. Luo, S. Ma, C. Liu, Z. Zhao, S. Zheng, and X. Wang, “Effect of particle size and alkali activation on coal fly ash and their role in sintered ceramic tiles,” J. Eur. Ceram. Soc., vol. 37, no. 4, pp. 1847–1856, 2017, doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.11.032.
[18] A. Indra, R. Firdaus, I. H. Mulyadi, J. Affi, and Gunawarman, “Enhancing the physical and mechanical properties of pellet-shaped hydroxyapatite by controlling micron- and nano-sized powder ratios,” Ceram. Int., vol. 46, pp. 15882–15888, 2020, doi: 10.1016/j.ceramint.2020.03.136.
[19] F. Niu, D. Wu, F. Lu, G. Liu, G. Ma, and Z. Jia, “Microstructure and macro properties of Al2O3 ceramics prepared by laser engineered net shaping,” Ceram. Int., vol. 44, no. 12, pp. 14303–14310, 2018, doi: 10.1016/j.ceramint.2018.05.036.
[20] K. Miyake, Y. Hirata, T. Shimonosono, and S. Sameshima, “The effect of particle shape on sintering behavior and compressive strength of porous alumina,” Materials (Basel)., vol. 11, no. 7, 2018, doi: 10.3390/ma11071137.
[21] J. Ding, Q. Liu, B. Zhang, F. Ye, and Y. Gao, “Preparation and characterization of hollow glass microsphere ceramics and silica aerogel/hollow glass microsphere ceramics having low density and low thermal conductivity,” J. Alloys Compd., vol. 831, p. 154737, 2020, doi: 10.1016/j.jallcom.2020.154737.
[22] M. Weiß, P. Sälzler, N. Willenbacher, and E. Koos, “3D-Printed lightweight ceramics using capillary suspensions with incorporated nanoparticles,” J. Eur. Ceram. Soc., vol. 40, no. 8, pp. 3140–3147, 2020, doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.02.055.