Tambang, Technology

Mesin Kenal Tanda Bahaya dari Sifat Magnetik Material

ShareBagaimana kemampuan mesin mengenal tanda bahaya dari sifat magnetik material? Dari mana didapatkan bahan magnet yang digunakan di mobil listrik dan turbin...

Written by Marinus L Toruan · 2 min read >
Bahaya dari Sifat Magnetik

Bagaimana kemampuan mesin mengenal tanda bahaya dari sifat magnetik material? Dari mana didapatkan bahan magnet yang digunakan di mobil listrik dan turbin angin?  China dan Brazil mendominasi potensi rare earth yang disebut tanah langka—sumber magnet permanen. Indonesia?

Bahaya dari Sifat Magnetik
Kedua peneliti ini mencoba alat magnet predictor yang dapat memprediksi sifat kombinasi magnetik unsur tanah langka, logam transisi, dan elemen lainnya. Mesin  kenal tanda bahaya dari sifat magnetik material  (Foto/©: Fraunhofer IWM)

Bahan magnet permanen yang digunakan dalam mobil listrik dan turbin angin mengandung logam yang berasal dari rare earth atau tanah langka. Akan tetapi, penting mengurangi jumlah elemen dalam magnet itu. Kenapa?

Kita maklum bahwa menambang bahan-bahan penuh resiko yang berbahaya terhadao kesehatan manusia dan lingkungan. Bagaimana mengatasinya agar bahan logam itu tidak berbahaya bagi manusia?

Tim peneliti mengembangkan alat pembelajaran dengan membuat mesin baru. Mesin itu dapat membantu dengan cepat agar kita mudah memprediksi sifat kristal ferromagnetik yang terkandung dalam komposisi material  baru itu.

Tim peneliti menamai mesin itu dengan MagnetPredictor yang mampu memprediksi sifat magnetik kombinasi unsur tanah langka, logam transisi, dan elemen elemen lain yang terdapat dalam bahan.

Kita menyadari bahwa potensi energi terbarukan merupakan sumber energi yang kunci pengolahannya adalah teknologi. Akan tetapi, mobil listrik dan turbin angin membutuhkan magnet permanen yang sangat besar dan kuat. Bagaimana mendapatkannya?

Masalah yang kita hadapi adalah bahwa material magnetik yang berkinerja tinggi mengandung 12 hingga 17 persen unsur tanah langka—terutama kandungan neodymium, samarium, dan disprosium dan TB.

Sumber dari elemen-elemen itu yang secara eksklusif berada di China dan Brazil. Penambang yang mengekstraksi bahan baku itu biasanya bekerja di bawah tekanan kondisi yang penuh bahaya, dan proses penambangannya tentu merusak lingkungan.

Oleh sebab itu, tidaklah mengherankan jika tim  peneliti mengemukakan pandangan yang sudah dimunculkan selama bertahun-tahun. Bagaimana pendapat para ahli?

Kita harus mencari alternatif untuk menggantikan logam yang berasal dari tambang tanah langka sebagai penganti  magnet permanen demikian tim peneliti menandaskan seperti dirilis oleh Fraunhofer IWM.

Secara keseluruhan, metode standar yang dilakukan masih bersifat trial and error. Bagaimana komposisi unsur yang dianggap berfungsi dengan baik pada masa lalu, dan (mungkin) dapat berfungsi dengan baik pada masa mendatang?

Menjawabnya dengan melakukan pengujian yang membutuhkan usaha (kerja) dengan ongkos mahal dan butuh waktu yang lama. Bagaimana kalau kita menciptakan cara dengan menggunakan simulasi di komputer?

Para peneliti di Institut Fraunhofer untuk Mekanika Materi IWM di Freiburg telah memelopori cara pendekatan yang lebih efektif.

“Kami mengembangkan metode simulasi di komputer dengan through put tinggi yang secara sistematis dan cepat dapat menguji sejumlah besar material sebagai bahan magnet yang  permanen,” jelas Dr Johannes Möller ilmuwan peneliti di unit bisnis Desain Material di Fraunhofer IWM.

“Metode kami tidak mempertimbangkan persentase tertentu dari mangan, kobalt atau boron yang (mungkin) layak. Kami membiarkan komputer mensimulasikan banyak varian dan dapat kita bayangkan.”

Pendekatan kombinatorial itu menyaring komposisi yang menjanjikan untuk menciptakan koleksi cara teoretis yang masuk akal dan kemudian diteliti secara sistematis.

Ini sangat mempersempit segala yang dibandingkan dengan metode trial and error konvensional. Pada prinsipnya, cara pendekatan ini tidak terbatas pada sifat magnetik, tetapi dapat diterapkan pada sifat material lainnya, Möller menekankan.

Komputer hanya membutuhkan sejumlah informasi yang meski terbatas guna melakukan simulasi—struktur kristal dari bahan magnetik dan unsur-unsur kimia yang dikandungnya.

“Segala sesuatu yang lain bergantung pada konteks fisik,” Möller menambahkan.

Ketika menghadapi  struktur kristal, para peneliti beranggapan bahwa kisi kristal—hanya satu dari setiap 14 atom merupakan unsur logam tanah yang langka, artinya hanya 7 persen.

Tim peneliti  memeriksa seberapa sukses simulasi dengan menggunakan bahan magnet. Berhasil mengidentifikasi sifat-sifat bahan-bahan tersebut, hal itu menunjukkan simulasi yang berhasil memprediksi daya tarik material baru.

Apakah hal itu penting? Ini merupakan konstanta anisotropi magnetik. Nilai itu adalah ukuran seberapa mudah atau sulitnya membalik polaritas material magnetik dengan menerapkan medan magnet.

“Jika mampu memprediksi nilai hal itu merupakan tantangan besar bagi ilmu material magnetik dengan bantuan komputer,” tutur Möller.

Tim ilmuwan justru dapat menghitung nilai semi-kuantitatif atau dengan kata lain, simulasi dapat secara sistematis memprediksi nilai untuk anisotropi magnetik—secara kualitatif bukan secara kuantitatif.

Sebagai contoh, simulasi dapat menunjukkan bahwa materi X mampu menahan medan magnet 7  kali lebih kuat dari pada materi Y.

Apa yang dimaksud dengan rare earth? Apakah Indonesia memiliki potensi tanah jarang? Apa manfaatnya? Temukan jawabannya dengan menyimak artikel lainnya.

Jangan lupa, bagaimana  mesin  mengenal kenal tanda bahaya dari sifat magnetik material.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *