PENGARUH PENAMBAHAN V2O5 TERHADAP PENYUSUTAN DILATOMETRI DAN PERMITIVITAS RELATIF PADA KERAMIK (Mg0,8Zn0,2)TiO3 

THE EFFECT OF V2O5 ADDITION ON DILATOMETRIC SHRINKAGE AND RELATIVE PERMITIVITY IN (Mg0,8Zn0,2)TiO3 CERAMICS

Keramik dielektrik merupakan material penting untuk aplikasi telekomunikasi pada gelombang mikro, salah satu contohnya adalah keramik MgTiO3. Agar mendapatkan sifat material yang lebih baik dibandingkan material aslinya, maka dilakukan doping berupa ion dan liquid additive agent (LAA) pada material MgTiO3. Dalam penelitian ini, keramik (Mg0,8Zn0,2)TiO3 (MZT02) disintesis dengan metode liquid mixing kemudian dikalsinasi pada suhu 500 °C selama 5 jam. Serbuk kristalin MZT02 ditambahkan dengan 4 %wt. V2O5 kemudian di milling menggunakan planetary ball mill. Serbuk kristalin dengan dan tanpa V2O5 dikompaksi menjadi pelet silinder pejal berdiameter 2 mm untuk uji dilatometri dan 8 mm yang disinter pada suhu 1100 °C selama 4 jam untuk dikarakterisasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan 4 %wt. V2O5 terhadap penyusutan dilatometri, struktur, mikrostruktur, dan permitivitas relatif pada keramik MZT02. Pada keramik dengan 4 %wt. V2O5 menghasilkan laju penyusutan yang tajam dengan % penyusutan lebih tinggi yaitu 29% dibandingkan keramik tanpa V2O5 yaitu 26%. Oleh karena itu, keramik dengan V2O5 menghasilkan struktur lebih padat dengan densitas bulk 4,32 g/cm3 dibandingkan dengan densitas bulk keramik tanpa V2O5 yaitu 3,67 g/cm3. Uji EDX kedua keramik mengandung unsur bahan awal yaitu O, Mg, Ti, Zn, dan tidak terdeteksi adanya unsur V2O5 pada keramik dengan penambahan V2O5. Hasil analisis struktur menunjukkan teridentifikasinya fasa utama MgTiO3 dan fasa intermediate Mg2TiO4 pada kedua keramik. Intensitas fasa intermediate menurun pada keramik dengan V2O5 yang mempengaruhi nilai εr pada daerah polarisasi muatan ruang. Nilai εr pada daerah polarisasi tersebut (frekuensi 1 Hz) menghasilkan nilai maksimum 441 (dengan V2O5) dan 89,5 (tanpa V2O5).

Kata Kunci: keramik MZT02, V2O5, penyusutan dilatometri, permitivitas

Dielectric ceramics are essential materials for microwave telecommunication applications, with MgTiO₃ being one of the common examples. To enhance its material properties, ion doping and the use of a liquid additive agent (LAA) were applied to MgTiO₃. In this study, (Mg₀.₈Zn₀.₂)TiO₃ (MZT02) ceramics were synthesized using the liquid mixing method and calcined at 500 °C for 5 hours. The crystalline powder was then mixed with 4 wt.% V₂O₅ and milled using a planetary ball mill. Both V₂O₅-added and non-added powders were compacted into solid cylindrical pellets 2 mm diameter for dilatometry tests and 8 mm for sintering at 1100 °C for 4 hours for characterizations. This study aimed to investigate the effect of 4 wt.% V₂O₅ on dilatometric shrinkage, structure, microstructure, and relative permittivity of MZT02 ceramics. The V₂O₅-added ceramics showed a sharper shrinkage profile with higher shrinkage (29%) compared to the non-added ceramics (26%), resulting in a denser structure with a bulk density of 4.32 g/cm³ versus 3.67 g/cm³. EDX analysis confirmed the presence of initial elements (O, Mg, Ti, Zn), with no detectable V₂O₅ in the doped ceramic. Structural analysis identified MgTiO₃ as the primary phase and Mg₂TiO₄ as an intermediate phase in both ceramics. The intermediate phase intensity decreased with V₂O₅ addition, affecting εr in the space charge polarization region, showing maximum εr values at 1 Hz of 441 (with V₂O₅) and 89.5 (without V₂O₅).

Keywords: MZT02 ceramics, V₂O₅, dilatometric shrinkage, permittivity