KEKUATAN TEKAN, KEKERASAN VICKERS, KONDUKTIVITAS TERMAL, DAN SIFAT FISIS BAHAN KERAMIK KAOLIN BERPORI DIBUAT DENGAN SERBUK KARBON AKTIF SEBAGAI PORE - FORMING AGENT (PFA)

ACHMAD RIFQY, Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D., IPU.

2025 | Skripsi | TEKNIK MESIN

        Keramik tingkat lanjut (advanced ceramics) memiliki beberapa kelebihan 

daripada bahan teknik jenis lainnya dalam berbagai aspek, termasuk kekuatan 

tinggi, kekerasan tinggi, dan densitas yang relatif rendah. Salah satu bentuk aplikasi 

dari advanced ceramics adalah pengembangan keramik berpori. Keramik berpori 

dapat dianggap sebagai sistem dua fase, yang terdiri dari zat padat (solid phase) 

yang membentuk pori – pori dan udara (gas phase) yang mengisi pori – pori. 

Penelitian ini memiliki tujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan serbuk 

karbon aktif sebagai pore–forming agent (PFA) terhadap kekuatan tekan, kekerasan 

Vickers, konduktivitas termal, dan sifat fisis keramik berpori berbasis kaolin. 

Dalam penelitian ini, bahan dasar yang digunakan adalah kaolin. Rumus 

kimia dari kaolinite adalah Al2(Si2O5)(OH)4 sehingga termasuk dari kelompok 

bahan keramik silikat. Pore-forming agent (PFA) yang digunakan adalah serbuk 

karbon aktif. Proses pembuatan keramik berpori kaolin dengan komposisi 0, 9, 18, 

28, 37 %wt serbuk karbon aktif, dilakukan wet mixing serbuk kaolin dan serbuk 

karbon aktif dengan bantuan alkohol 96%. Kompaksi dilakukan untuk memadatkan 

serbuk menjadi bentuk spesimen dengan diameter 15 dan 50 mm. Tekanan 

kompaksi yang digunakan pada penelitian ini adalah 20 MPa. Sintering dilakukan 

guna memadatkan partikel keramik dan menghilangkan pori – pori pada keramik. 

Suhu sintering yang digunakan pada penelitian ini adalah 1400?. Pengujian sifat 

fisis dan mekanis yang dilakukan adalah penyusutan massa dan volume, densitas, 

porositas, kekuatan tekan, kekerasan Vickers, struktur mikro, dan konduktivitas 

termal 

Berdasarkan pengujian yang dilakukan, hasil penyusutan massa spesimen 

dengan fraksi massa PFA 0?n 37% secara urut adalah 14,9?n 45,95%. Hasil 

penyusutan volume spesimen dengan fraksi massa PFA 0?n 37% secara urut 

adalah 37,45?n 52,17%. Hasil pengukuran densitas spesimen dengan fraksi 

massa PFA 0?n 37% secara urut 2,50 gr/cm3 dan 1,16 gr/cm3. Hasil nilai 

porositas spesimen dengan fraksi massa PFA 0?n 37% secara urut 16,04?n 

61,16%. Hasil pengujian kekuatan tekan spesimen dengan fraksi massa PFA 0% 

dan 37% secara urut 56,69 MPa dan 21,68MPa. Hasil pengujian kekerasan Vickers 

spesimen dengan fraksi massa PFA 0%mdan 37% secara urut 337,15 HV dan 22,44 

HV. Hasil pengujian konduktivitas termal spesimen dengan fraksi massa PFA 0% 

dan 37?alah 2,26 W/mK dan 0,33 W/mK. Kesimpulan penelitian ini 

menunjukkan bahwa penyusutan massa, volume, densitas dari spesimen keramik 

kaolin berpori mengalami penurunan seiring dengan penambahan fraksi massa 

PFA. Sedangkan porositas pada spesimen mengalami kenaikan sebanding dengan 

penambahan fraksi massa PFA. Kekuatan tekan, kekerasan Vickers, dan 

konduktivitas termal dari spesimen keramik mullite berpori mengalami penurunan 

seiring dengan bertambahnya porositas dari spesimen keramik berpori.

        Advanced ceramics possess several advantages over other types of 

engineering materials in various aspects, including high strength, high hardness, 

and relatively low density. One application of advanced ceramics is the 

development of porous ceramics. Porous ceramics can be considered as a two-phase 

system, consisting of a solid phase that forms the pores and a gas phase (air) that 

fills the pores. This research aims to determine the effect of using activated carbon 

powder as a pore-forming agent (PFA) on the compressive strength, Vickers 

hardness, thermal conductivity, and physical properties of kaolin-based porous 

ceramics.

In this study, the base material used is kaolin. The chemical formula of 

kaolinite is Al?(Si?O?)(OH)?, classifying it as a silicate ceramic material. The pore

forming agent (PFA) used is activated carbon powder. The process of making kaolin 

porous ceramics with compositions of 0, 9, 18, 28, and 37 wt?tivated carbon 

powder involves wet mixing of kaolin powder and activated carbon powder with 

the aid of 96% alcohol. Compaction is carried out to form the powder into 

specimens with diameters of 15 and 50 mm. The compaction pressure used in this 

study is 20 MPa. Sintering is performed to densify the ceramic particles and remove 

the pores in the ceramics. The sintering temperature used in this study is 1400?. 

The physical and mechanical properties tested include mass and volume shrinkage, 

density, porosity, compressive strength, Vickers hardness, microstructure, and 

thermal conductivity. 

Based on the tests conducted, the mass shrinkage results for specimens with 

0% and 37% PFA mass fractions are 14.9% and 45.95%, respectively. The volume 

shrinkage results for specimens with 0% and 37% PFA mass fractions are 37.45% 

and 52.17%, respectively. The measured densities for specimens with 0% and 37% 

PFA mass fractions are 2.50 g/cm³ and 1.16 g/cm³, respectively. The porosity values 

for specimens with 0% and 37% PFA mass fractions are 16.04% and 61.16%, 

respectively. The compressive strength test results for specimens with 0% and 37% 

PFA mass fractions are 56.69 MPa and 21.68 MPa, respectively. The Vickers 

hardness test results for specimens with 0% and 37% PFA mass fractions are 337.15 

HV and 22.44 HV, respectively. The thermal conductivity results for specimens 

with 0% and 37% PFA mass fractions are 2.26 W/mK and 0.33 W/mK, respectively. 

The conclusion of this study shows that the mass shrinkage, volume shrinkage, and 

density of porous kaolin ceramic specimens decrease with the addition of PFA mass 

fraction. Meanwhile, the porosity of the specimens increases proportionally with 

the addition of PFA mass fraction. The compressive strength, Vickers hardness, and 

thermal conductivity of porous mullite ceramic specimens decrease as the porosity 

of the porous ceramic specimens increases.

Kata Kunci : porous ceramics, kaolin, activated carbon, pore - forming agent (PFA), mullite, compressive strength, thermal conductivity, Vickers hardness