Custom Search

Sabtu, 12 September 2020

MENGENAL CRITICAL RAW MATERIAL (CRM) – 7: COBALT

Denny Noviansyah

 



Cobalt adalah elemen kimia dengan symbol Co dan nomor atom 27. Seperti nikel, cobalt ditemukamn di jenis dalam bentuk kombinasi kimia lain (mineral ikutan), beberapa cadangan cobalt dapat ditemukan di besi meteor. Cobalt diproduksi dari proses smelting.

 





 Sejarah:

Makam Firaun Tutankhamen, yang memerintah dari 1361-1352 SM, berisi benda kaca kecil berwarna biru tua dengan kobalt. Biru kobalt dikenal lebih awal di Cina dan digunakan untuk glasir tembikar.

 

Pada tahun 1730, ahli kimia Georg Brandt dari Stockholm tertarik pada bijih biru tua dari beberapa pabrik tembaga lokal dan dia akhirnya membuktikan bahwa bijih itu mengandung logam yang sampai saat itu tidak dikenal, dia memberinya nama Penyihir (Cobald yang berarti Goblin) yang bijihnya dikutuk oleh penambang di Jerman. Dia mempublikasikan hasilnya pada tahun 1739. Selama bertahun-tahun klaimnya untuk menemukan logam baru diperdebatkan oleh ahli kimia lain yang mengatakan bahwa unsur barunya benar-benar merupakan senyawa besi dan arsen, tetapi akhirnya diakui sebagai unsur tersendiri.

 

Penggunaan

Berikut ini, beberapa aplikasi yang menggunakan Cobalt.

-       Baterai Lithium Ion

Sifat kimia baterai lithium-ion tetap serupa di banyak jenis yang berbeda; Ion litium diangkut dari anoda negatif ke katoda positif selama pelepasan melalui elektrolit organik. Anoda di berbagai teknologi ion lithium tetap serupa karena terdiri dari grafit. Perbedaan terjadi pada katoda yang mengandung berbagai konsentrasi kobalt, nikel atau mangan. Semua jenis katoda yang berbeda memungkinkan penyisipan dan interkalasi lithium tingkat tinggi yang menghasilkan penyimpanan energi dalam jumlah besar.

 

 

 

-       Baterai Nikel Metal Hydride

Baterai Nickel Metal Hydride (NiMH) mewakili evolusi dari sel Nickel Hydrogen (NiH2). Awalnya digunakan dalam aplikasi ruang angkasa, sel NiH2 memiliki keunggulan dalam memiliki siklus hidup yang besar serta energi spesifik yang layak. Namun sel NiH2 memiliki kelemahan yaitu memiliki efisiensi volumetrik yang buruk yang membutuhkan tangki gas hidrogen, dan mahal karena penggunaan platina sebagai katalis. Dibandingkan dengan Nickel Cadmium (NiCd), baterai NiMH memiliki banyak keunggulan. Baterai NiMH bekerja pada voltase yang sama, 1,2 volt, seperti baterai NiCd meskipun memiliki energi spesifik yang lebih tinggi. NiMH juga lebih ramah lingkungan daripada NiCd karena tidak menggunakan kadmium.

 

Peran Cobalt dalam NiMH ada di elektroda nikel. Selama pengisian, kobalt dioksidasi menjadi kobalt hidroksida. Cobalt tetap dalam bentuk Co3+ selama pelepasan memberikan kapasitas cadangan pada elektroda MH dalam melakukannya. Rata-rata, baterai Ni-MH mengandung sekitar 4% kobalt. Baterai NiMH sering ditemukan dalam aplikasi yang mirip dengan baterai lithium ion yang memerlukan energi spesifik yang tinggi seperti pada perkakas listrik dan bahkan pada beberapa kendaraan hybrid. Meskipun baterai NiMH lebih murah daripada baterai lithium ion, mereka memiliki energi spesifik yang lebih rendah sehingga menghasilkan teknologi yang lebih baru yang sebagian besar menggunakan lithium ion. Kerugian lain dari NiMH termasuk self-discharge yang tinggi (sekitar 50% lebih besar dari NiCd) dan penurunan kinerja jika disimpan pada suhu tinggi.

 

-       Semi Konduktor

Cobalt digunakan di tiga bagian utama dalam semi-konduktor:

o    Tren peningkatan daya dengan meningkatkan arus listrik pada kabel logam tembaga mengarah ke migrasi elektro (misalnya 'bocor') dari tembaga. Cobalt saat ini merupakan bahan yang diteliti secara ekstensif karena kemampuannya memberikan penghalang untuk mencegah migrasi elektro tembaga.

o    Transistor persimpangan terowongan magnet

o    Kawat nano kobalt - silikon - germanium dapat digunakan dalam perangkat listrik optik. Cobalt meningkatkan antarmuka kontak dan memungkinkan celah pita untuk dapat disetel

Seiring dengan berkembangnya industri semi-konduktor, ukuran semi-konduktor menurun. Dua kekuatan pendorong utama adalah:

-       semakin kecil semikonduktor, semakin rendah biayanya

-       semakin kecil semikonduktornya, semakin Anda bisa muat dalam ruang terbatas

Pada tahun 1970, Intel telah menciptakan semi-konduktor 10 µm. Pada 2015, teknologi terbaru menghasilkan semi-konduktor hampir 1000 kali lipat lebih kecil pada 11nm. Untuk menempatkan ukuran kecil ini ke dalam perspektif, pada 30nm, 3300 semikonduktor akan sesuai dengan lebar rambut manusia. Hasilnya adalah lebih banyak informasi dapat diproses melalui permukaan yang jauh lebih kecil, yang pada akhirnya memungkinkan miniaturisasi.

Dengan semi-konduktor yang sangat kecil, metode langkah-langkah pemrosesan yang inovatif diperlukan dalam menambahkan kobalt. Langkah pemroses ini diantaranya adalah: 

o    deposisi uap fisik (Physical Vapour Deposition /PVD): penggunaan berkas ion untuk menguap dan kemudian mengendapkan kobalt ke permukaan target

o    deposisi uap kimia (Chemical Vapour Deposition /CVD): Penggunaan spesies kimia reaktan untuk menyimpan kobalt pada permukaan target

o    deposisi lapisan atom (Atomic layer deposition): pengendapan kobalt pada lapisan setebal atom bergantian

o    pelapisan logam (metal plating): penggunaan arus listrik untuk menyimpan kobalt ke permukaan target

 

-       Integrated Circuit

o    Kontak

Hubungan antara berbagai komponen sirkuit terpadu (Integrated Circuit / IC) disebut kontak.

Dalam hubungan ini tembaga biasanya digunakan. Ketebalan dan panjang sambungan menyebabkan hambatan gerbang. Silisida seperti CoSi2 dapat digunakan untuk mengurangi resistensi ini. Penggunaan silisida kobalt memiliki keuntungan berupa resistansi rendah, kompatibilitas proses yang baik (durasi suhu tinggi) dan sedikit migrasi-elektro (perpindahan zat oleh arus listrik).

o    metal leads

Cobalt juga digunakan dalam metal leads (panjang kawat atau bantalan logam yang berasal dari perangkat). Emas biasanya digunakan untuk menandai kontak listrik mekanis. Dengan mendepositokan emas bersama 15% kobalt, sifat ketahanan aus timbal logam sangat meningkat. Ketika arus listrik melewati siklus IC terjadi, gesekan yang dihasilkan dapat menyebabkan IC gagal, penambahan kobalt mencegahnya.

 

o    Packages

Cobalt digunakan dalam pengemasan IC. Cobalt dapat digunakan dalam bahan papan sirkuit cetak (Printed Circuit Board / PCB). PCB biasanya terdiri dari penyangga isolasi yang dikelilingi oleh lapisan bahan resistif listrik yang dipasang pada bahan yang sangat konduktif.

 

Cobalt antimony, cobalt boron, cobalt geranium, cobalt indium, cobalt-molybdenum, cobalt phosphorous, cobalt rhenium, cobalt ruthenium, cobalt tungsten dan cobalt vanadium semuanya dapat digunakan sebagai bahan resistif.

 

 

-       Super Alloy

superalloy didefinisikan sebagai "paduan yang dikembangkan untuk layanan suhu tinggi di mana tekanan mekanis yang parah ditemui dan stabilitas permukaan yang tinggi sering diperlukan". Ada tiga kelas paduan yang memenuhi definisi ini – berbasis-kobalt, berbasis-nikel, dan berbasis-besi.

Kekuatan pendorong di balik perkembangan mereka adalah mesin jet yang membutuhkan suhu pengoperasian yang lebih tinggi. Superalloy berbasis kobalt juga digunakan di beberapa aplikasi lain termasuk:

  • o    turbin gas
  • o    kendaraan luar angkasa
  • o    motor roket
  • o    reaktor nuklir
  • o    pembangkit listrik
  • o    peralatan kimia

 

-       Penggunaan Cobalt untuk Kesehatan

Aplikasi Cobalt untuk kesehatan, diantaranya adalah:

  • -       Mengukur penyerapan vitamin B12 dan mendiagnosis kekurangan vitamin B12.
  • -       Prostesis (implan pinggul, lutut dan gigi).
  • -       Mendeteksi tumor dan metastasis.
  • -       Radioterapi, khususnya dalam pengobatan tumor otak.
  • -       Sterilisasi peralatan medis.
  • -       Komponen penting dari proses fermentasi yang digunakan untuk membuat biomolekul.

 

-        

 

 

 

Sumber:

 

https://www.rsc.org/periodic-table/element/27/cobalt diakses tanggal 9 September 2020

https://www.cobaltinstitute.org/ diakses tanggal 9 September 2020


Tidak ada komentar:

MENGENAL CRITICAL RAW MATERIAL (CRM) – 10: MINERAL PEMBAWA LTJ (RARE EARTH)

Denny Noviansyah Logam Tanah Jarang (LTJ) atau Rare Earth Element (REE) adalah 17 unsur dalam kelompok lantanida yang terdapat dalam tabel u...