NANOTEKNOLOGIPERKEMBANGAN DAN PELUANG

UNTUK PENGUATAN INDUSTRI NASIONAL

Dr. Nurul Taufiqu Rochman*Pusat Penelitian Fisika-LIPI

*KETUA MASYARAKAT NANO INDONESIA

Tim FonsecaTim Fonseca http://www.nanotech-now.com/Art_Gallery/tim-fonseca.htm

NanoBots, Robot yang masuk dalampembuluh darah membunuh virus, bakter

dlsbImpianImpian NanoNano

Mesin nano yang dapatmembuat material apa saja

ImpianImpian NanoNano

Mike Treder, Executive Director Center for Responsible Nanotechnology

www.CRNano.org

Space Elevator

GEO 35,786 km = 22,236 miles

earth

nanotubecable

elevator car

TEKNOLOGI MASA DEPAN

Mengenal nano…

NANOTEKNOLOGI

?

TEKNOLOGI

TEKNOLOGI

Aplikasi praktis dari pengetahuan pada area tertentu untukmenyelesaikan permasalahan manusia.

NANO

NANO ????

Nano-Nano ? iPOD Nano ? Nano-Karno ?

1 nanometer = 1 per semilyar meter

11.000.000.000Nol-nya ada SEMBILAN !!!!!

Meter (m)

Mikro (µ)

10-6

Nano (n)

1

10-9

1 nm = m

Istilah “nano” berasal daribahasa Yunani yang berartikecil/kerdil, digunakan untuksatuan dimensi.

Sekecil apa sih ukuran nanometer itu?1 centimeter

100 mikrometer

10 mikrometer1 mikrometer

100 nanometer

10 nanometer

1 nanometer

1 nm ≈ 1/50,000 ketebalan sehelai rambut

MATERIAL NANO: BLOK LEGO

Building block pada diri kita!

DNA : 2 – 2.6 nmMengandung informasigenetik

Ooo…ternyata kitasama meski

terlihatberbeda…

Perbedaan LEGO

Nano di Alam

Cecak

• Kaki cecak ditutupi oleh jutaan rambut-rambutkecil. Di ujung rambut kecil itu, terdapatratusan rambut kecil lagi yang dikenal dengannama spatula.

• Inilah yang menyebabkan kaki cecak dapatmenempel dengan baik di permukaan dinding

Nanomagnetik

• Kenapa binatang yang berpindah tempat tidakpernah tersesat ?

• Pada otak binatang, mengandung sensor nanomagnetik yang khusus. Inilah yang menyebabkan mereka mampu merasakanmedan magnet bumi. Inilah yang memungkinkan mereka menentukan arahmereka berpindah.

Kupu-Kupu

• Warna dari sayap kupu-kupu dihasilkan darihamburan cahaya.

• Pada sayap kupu-kupu disusun oleh materiberstruktur nano. Cahaya sayapnya, sehinggatercipta interferensi cahaya (seperti minyak didalam air). Karenanya dihasilkan pelangiketika cahaya mengenai sayap kupu-kupu.

Kunang-kunang

• Cahaya yang dihasilkan oleh kunang-kunangjuga termasuk nanosains. Peristiwa ini disebutbioluminescence. Cahaya yang dihasilkandisebabkan oleh adanya elektron yang dihasilkan oleh enzim dari kunang-kunang.

• Ketika elektron menuju stabil, merekamenghasilkan cahaya.

Serangga Air

• Kaki serangga air diselimuti oleh banyaksekali rambut berukuran sangat kecilberukuran nano. Udara terjebak di celah-celahrambut kecilnya. Sehingga mencegah kakinyaagar tidak basah.

Teratai (hydrophobic)

• Hidrofobik, berasal dari bahasa Yunani yang berarti “takut air”

• Benda yang hidrofobik akan menolak air• Daun teratai termasuk benda hidrofobik yang

baik. • Coba ambil sedikit air dan tuangkan di atas

daunnya. Apa yang terjadi?• Menurut kamu daun apa saja yang termasuk

hidrofobik?

Laba-laba

• Laba-laba menggunakan struktur denganukuran nano. Di bawah rambutnya yang tebal, pada kaki laba-laba, adalah serat denganukuran nano. Setiap seratnya tertutup banyakrambut.

• Ketika rambut-rambut ini menempel padasebuah permukaan, dapat menahan 170 kali berat badannya

Burung toucan

• Pada bagian luar paruh pada burung toucan tertutup oleh keratin berukuran nano. Padabagian dalam paruhnya, tersusun atas busapadat yang terbentuk dari serat tulangberukuran nano. Hal ini yang membuat paruhburung toucan sangat tocan

OUTLINEPendahuluan

Pengenalan nanoteknologiTren, peluang dan aplikasinanoteknologi pada industri

Mencari peluang pengembangannanoteknologi di indonesiaProduksi nanopartikel untuk penguatanindustri nasionalWhat we are doing?Summary

Nanosains dan Nanoteknologi? Nanosains?Ilmu yang mempelajaritentang sifat-sifat bahan/ objek dan fenomena alamyang terjadi dalam ukuran dibawah 100 nanometer (1 nm =10-9 m).

Nanoteknologi?Ilmu dan teknik menyusun danmengkontrol atom demi atom atau molekul demi molekul untukmembuat “new world”.

Skala meter VS Skala nanometer

Perbandingan skala meter dan nanometer, seperti bumi dan bola pimpong.

Mendesain material sesuai keinginan dan kebutuhanTidak terjadi pemborosan material yg tidak perluEfisien dan optimal dalam pemanfaatan materialSifat-sifat dan performance material dapat ditingkatkan semaksimalmungkin

What benefits?Mengapa perlu riset di bidang nanomaterial?

Kekerasan, Keuletan, Umur bahan, Sifat Magnetik, Katalistik, Efisiensi sifat elektrik atau optik

Paradigma arang

Material terkuat dengan kekuatanspesifik 48000 kNm/kg melebihi baja (154 kNm/kg). Juga diketahui memiliki sifatunik lainnya seperti sifat listrik, optik, dll

Nanotechnology

Societ

al

Impa

cts

Time

Revolution of nanotechnology

Steam Engines

Computers

RailwaysAutomobiles

(Middle Ages)

Nanotech revolution will give significant societal impact that equals to 4 previous industrial revolutions in relatively short period.

Center for Responsible Nanotechnology Center for Responsible Nanotechnology www.CRNano.orgwww.CRNano.org

Nanotech development Opportunity

Time (R&D effort)

Out

com

es o

r

(EC and FP6, at NRM Conference Roma 2004)

Alokasi dana untuk nanoteknologiperiode 2006-2010

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Million E

uros

Japan

United States

EU China

Germ

any

South Korea

France

Taiwan

Singapore

The Netherlands

UK

Finland

Australia

Ireland

Canada

Switzerland

Countries Sum

ber:

Tech

nolo

gy T

rans

fer C

entre

, 200

7

Nanoteknologi: Revolusi industri

Super Slim notebook

Komputer generasi ke-4

Nanoteknologi: Teknologi Masa Mendatang?Pada kenyataannya, produk dengan sentuhan nanoteknologi sudahbanyak dimanfaatkan……pada hari ini!!

Nanoteknologi telah berhasil merekayasa produk : Lebih ringan, Lebih kuat, Lebih cepat, Lebih praktis, dan tahan lebih lama.

• Amerika: membentuk National Nanotechnology Initiative (NNI) dgn danasebesar 3,7 M, pemasyarakatan nanoteknologi dan pendidikannanoteknologi pada generasi muda.

• Jepang: bidang2 manufaktur elektronik, komputer, alat presisi dan obat-obatan yang bernilai jual tinggi menjadi fokus pengembangannanoteknologi.

• Korea: Pemerintah mengalokasikan 1,3 M untuk 10 tahun yang disediakanoleh pemerintah 2/3 dan swasta 1/3. Dana ini digunakan untuk R & D 89 %, training 5 % dan pendidikan serta pembangunan infrastruktur universitaspusat riset 15 %. Fokus: IT, Biotek dan semikonduktor.

• Thailand: Pembuatan Mark Project, Fokus pada nano education, Investasipada peralatan dan Infrastruktur dan ekspansi pusat2 nanoteknologi. (Nanotextile, herbal dll)

Strategi Pengembangan Nanoteknologi diDunia

R&D Focus in the World

(EC and FP6, at NRM Conference Roma 2004)

1. Nanomaterial(Nanoporous, Nanoparticles/Nanocomposites, Dendrimers, Thin Film & Coatings)

2. Health and Medical Systems(Encapsulation, Delivery & Targeting of Drug, Biomolecular Sensor, Medical lmaging)

3. EnergySolar Cell, Thermoelectricity, Rechargeable Batteries and Supercapacitors, Heat Insulation and Conductance

• Fokus Aplikasi Nanoteknologi di Eropa

Fokus Aplikasi Nanoteknologi di Asia Pasifik

Aktor utama industri nanoteknologiUmumnya merupakan spin off company yang berasal dari bagian R&D universitas atauperusahaan besar. Aktor utama dari nanoteknologi di dunia ini didominasi oleh industri kecil. Hal inimenunjukkan bahwa industri kecil lebih siap merespon atau bahkan menciptakan pasar baru dalampasar global yang sangat dinamis ini.

“The (nano) tsunami is gaining height “, Tim Harper, Cientifica

Indonesia• Potential

– 3rd most populated country in Asia and 4th in the world with ± 230 million population

– Land area of 1,919,440 km2 with 17,508 islands– Demography– Natural resources: nanotechnology raw materials and

energy sources– Wide variety of flora and fauna

SEEKING FOR NANOTECHNOLOGY DEVELOPMENT

Main nanotechnology research centers in Indonesia.

Increasing number of institutions (research group) involved in nano-R&D in Indonesia, especially from universities

Source: Nurul, 2009

70

100

121

0 20 40 60 80 100 120 140

Number of Institution involved in Nanoscience and technology development

2005

2008

2009 middle

Current Status of Nanotechnology Application on National Industry

(80 industries: Textile, Ceramics, Chemistry, Consumer goods, ICT, Automotive, foods)

Conducted by:The Ministry of Industry and Indonesian Society for Nanotechnology

There are 35 % of selected national industries has applied nanotechnology

89 % of nanotechnology resources are imported.41 % of those industries has applied

nanotechnology by utilizing raw nanomaterial, 40 % by producing nano-finished product, while the rest has applied it by utilizing nanotechnology intermediate process.

65%

21%

14%

Bahan Baku

Produk

Proses/Alat

41%

32%

11%11%

5%

Informasi

Teknologi

SDM

Lain‐lain

Dana

ROADMAP PENERAPAN NANOTEKNOLOGI DI INDUSTRI NASIONAL

Tech

nolo

gy

pu

sh

Sumber daya

Teknologiproses awal

Produkteknologi

IndustriPrioritas

Mineral Sumber nabati & hewani SDM

Filtrasi PemurnianSeparasiEkstraksi

Nano-katalis

Nano-poros

Nano-polimerNano-coating

Nano-komposit

Energy Storage and Converter

Superior Material

Super absorbent

Nano-sensor

Time release material

Infrastuktur

Self AssemblyMilling Spay dryer AtomisasiPenguapan Sol-gel

IndustriKonstruksiTekstil

Kimia IndustriOtomotifPangan

Keramik

PT, LPND, Litbang Departemen, Litbang Industri

Presipitasi Elektrolisa

Produkbahan baku

NanopartikelNano-keramik Nanopartikel logam Nano-poros Carbon nano tube Material berstruktur nano

Finansial

IndustriPolimer

Energi

Mar

ket

pull

FASE 1 FASE 2 FASE 35 th 10 th 15 th

EpitaxyLithography

Smelting

Nano-polishing

IndustriElektronik

APLIKASI NANOTEKNOLOGI PADA INDUSTRI KIMIA

PASAR PRODUK NANO

POSISI INDUSTRI KIMIA

Chemical IndustryChemical Industry

http://http://akseli.tekes.fiakseli.tekes.fi

Prioritas Riset Untuk komersialisasiNanoteknologi

Implementation Plan for Chemical Industry R&D Roadmap for Implementation Plan for Chemical Industry R&D Roadmap for NanomaterialsNanomaterials by by DesignDesign. . Chemical Industry Vision2020 Technology Partnership. 2006Chemical Industry Vision2020 Technology Partnership. 2006

Peluang Pasar Industri Kimia

1. Pangan2. Energi3. Elektronik4. Biomedik dan material bio-based5. Material fungsional dan performance materials6. Keselamatan manusia dan pelindungan

lingkungan7. Produk konsumen dan beragam produk lainnya

Kesiapan Penguasaan Nanoteknologi diIndonesia pada Bidang Kimia dan Pangan

Sumber DataBuku ”100 Doktor Nanoteknologi”, Masyarakat Nano Indonesia (2008) Hasil survey Kementerian Negara Riset dan Teknologi tentang ”Kajian kondisi terkinipenelitian dan potensi pengembangan nanoteknologi di Indonesia”, 2009

Ketersediaan SDM Iptek Nanoteknologi Bidang Kimia

PT PindadBUMN

Universitas Indonesia (UI), Universitas Negeri Jakarta (UNJ), Institut Pertanian Bogor (IPB), Institut Teknologi Bandung (ITB), Universitas Padjajaran (Unpad), Politeknik Negeri Bandung (Polban), Universitas Gadjah Mada (UGM), Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta (UNS), Universitas Airlangga (Unair), Institut Teknologi SepuluhNovember Surabaya (ITS), Universitas Negeri Surabaya (Unesa), Universitas Muhamadiyah Malang (UMM), Universitas Negeri Jakarta (UNJ), Universitas Lambung Mangkurat (Unlam) dan Univ Haluoleo (Unhalu)

Universitas(17)

Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN), Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), Departemen Perindustrian (Depperin) danDepartemen Energi dan Sumber Daya Manusia (DESDM)

Instansipemerintah

(5)

terdata sekitar 98 periset nanoteknologi yang terkait bidang kimia

Application of

ZnO

Semiconductor

DentistryPigment for

Paint

Calamine Lotion

Coating for Paper

Aplikasi ZnOdalam Industri

Luminescent Nanoinkas Security Document

Aplikasi nano ZnO pada keramik

• Menggantikan proses produksi konvensional, mengurangi tahapan produksi, mengurangi konsumsi energi.

• Meningkatkan kualitas produk, anti bakteri dan steril.

• Menigkatkan kualitas permukaan.• Meningkatkan viskositas.• Menurunkan suhu pemuaian.• Dan lain-lain.

α - Aluminium Oxide (α - Al2O3) adalah

structural material yang memiliki keunggulan seperti ringan, inert, mampu beroperasi pada temperature tinggi, dan memiliki sifat mekanik yang baik

Aplikasi Aluminium Oxide : 1.metal industri 2.heat oven industri 3.semiconductor industri 4.ceraminc industri

Alumina dari kombinasi keras, suhu tinggi dan operasi listrik isolasi menjadikannya berguna untuk berbagai aplikasi. Alumina yang paling umum digunakan jenis keramik dan tersedia dalam purities hingga 99,9%. Typical aplikasi inlcude listrik insulators; meterai muka; katup kursi dan lain-lain

AplikasiNano TiO2

Coating• Self cleaning liquid

• Photo catalyst

• Pigment in paint

• Ceramics

• Automotive

• Building exterior

• …..

Anti bacteria, algae, germ & mold

Air Purifier (Air Conditioner)PaintInterior…

Medic• Repairing damaged cells & DNA• Anti bacteria room & tools• Air deodorization• Cosmetic• …

Others• TEXTILE• Plastic• Water treatment• Air Freshener• Polymer• Electrochemical treatment• …

Pemrosesan makananProduk makanan (panganfungsional)Food monitoringKemasan makananPertanian (nano-farm: pupuk, pestisida)

AplikasiAplikasi NanoteknologiNanoteknologi didi BidangBidang PanganPangan

• Ditambahkan pada makanan sebagai processing aid• Meningkatkan sifat flow (kemudahan dituang), warna dan 

kestabilan selama proses, atau meningkatkan daya tahan– Nanopartikel aluminosilikat: Anti‐caking agent makanan 

bentuk granular atau tepung– Anatase TiO2: additive pemutih dan memberi tampilan cerah 

pada produk permen, gula‐gula, dan keju

Food Processing AidsFood Processing Aids

TiOTiO2 2 food gradefood grade

A. Nanopartikel pewarna makanan: karotenoid (pewarna jeruk dan margarin) , likopen.

B. Nutritional additive: Dalam bentuknanopartikel atau nanokapsul(vitamin, mineral, probiotik, peptidabioaktif, antioksidan)

C. Flavouring additive

FOOD ADDITIVESFOOD ADDITIVES

• Dengan nanosilver– Nanopartikel perak (Ag) yang memiliki sifat

antimikroba, mencegah pertumbuhan mikroba(bakteri/jamur) yang dapat membusukkanmakanan.

KEMASAN ANTIMIKROBAKEMASAN ANTIMIKROBA

KEMASAN ANTIKEMASAN ANTI--UVUV

DenganDengan NanopartikelNanopartikel TiOTiO22

–– Melindungi makanan dari sinar UVMelindungi makanan dari sinar UV

KEMASAN NANOKOMPOSITKEMASAN NANOKOMPOSIT

Nanopolimer (PET, nilon)/ Nanokomposit polimerNanopolimer (PET, nilon)/ Nanokomposit polimer

Meningkatkan sifat fisik, mekanik dan daya Meningkatkan sifat fisik, mekanik dan daya tahan panas kemasantahan panas kemasan

NanoBioluminescence Detection Spray

kemampuan kemampuan protein luminescent protein luminescent untuk menempel pada untuk menempel pada permukaan mikroba seperti permukaan mikroba seperti SalmonellaSalmonella dan dan E.coliE.coli

mendeteksi kontaminasi makanan

DETEKSI MIKROBA PADA PANGAN

Suresh Neethirajan, Innovation Workshop Canadian Farm Business Management Council, 29 May 2007, Ottawa

• Electronic tongue– Pengembangan oleh Kraft foods, bekerjasama

dengan peneliti dari Rutger University (US)– Nanosensor yang sangat sensitif terhadap gas yang

dikeluarkan dari makanan yang basi

SENSOR PENGUJI KADALUWARSA

Suresh Neethirajan, Innovation Workshop Canadian Farm Business Management Council, 29 May 2007, Ottawa

AplikasiAplikasi NanoteknologiNanoteknologi padapadaIndustriIndustri MinyakMinyak dandan GasGas

Status Status TerkiniTerkini

•• MinyakMinyak dandan gas gas merupakanmerupakan sumbersumber dayadayaalamalam yang yang tidaktidak dapatdapat diperbaharuidiperbaharui sehinggasehinggacadangancadangan migasmigas daridari tahuntahun keke tahuntahun akanakansemakinsemakin habishabis. . DiDi sisisisi lain, lain, migasmigas merupakanmerupakansumbersumber energienergi yang paling yang paling banyakbanyak digunakandigunakandaripadadaripada sumbersumber energienergi semacamsemacam air, air, anginangin, , mataharimatahari, geothermal, , geothermal, batubarabatubara, , nuklirnuklir dlldll. . SehinggaSehingga perluperlu adanyaadanya inovasiinovasi agar agar pemanfaatanpemanfaatan migasmigas dapatdapat berlangsungberlangsung dalamdalamkurunkurun waktuwaktu yang yang lebihlebih lama.lama.

•• SumurSumur--sumursumur minyakminyak yang yang adaada hanyahanyamampumampu mengkovermengkover 1 1 keluarankeluaran daridari setiapsetiap 3 3 barelbarel minyakminyak yang yang berasalberasal daridari reservoir.reservoir.

•• TeknologiTeknologi seismic seismic tidaktidak dapatdapat memberikanmemberikandata yang data yang akuratakurat mengenaimengenai reservoir reservoir minyakminyak..

•• DenganDengan memanfaatkanmemanfaatkan nanoteknologinanoteknologi dapatdapatmengoptimalisasimengoptimalisasi SDA yang SDA yang adaada

•• NanoteknologiNanoteknologi merupakanmerupakan salahsalah satusatu upayaupaya untukuntukmeningkatkanmeningkatkan perolehanperolehan minyakminyak dengandengan caracara::–– Chemicals used in recovery of oilChemicals used in recovery of oil–– Drilling MaterialsDrilling Materials–– Reservoir SurveillanceReservoir Surveillance

NanocoatingsNanocoatings sebagaisebagai bagianbagian daridari nanoteknologinanoteknologiyang yang diterapkanditerapkan padapada migasmigas

•• AntiAnti--wear yang wear yang digunakandigunakan padapadadrilling partsdrilling parts

•• AntiAnti--corrosion yang corrosion yang diterapkanditerapkan padapadapipelines pipelines dandan strukturstruktur yang lainyang lain

•• PelumasPelumas dandan drilling muddrilling mud•• Thermal coatings Thermal coatings untukuntuk lower lower

deformationdeformation•• AntiAnti--fouling yang fouling yang digunakandigunakan padapada

kapalkapal

NanocompositeNanocomposite

•• DapatDapat dimanfaatkandimanfaatkan sebagaisebagaikomponenkomponen penyusunpenyusun berbagaiberbagaimacammacam kompositkomposit

•• DapatDapat diaplikasikandiaplikasikan sebagaisebagaicoating yang coating yang memilikimemiliki berbagaiberbagaiaplikasiaplikasi

•• PadaPada level level atomikatomik, , nanovarnanovar lebihlebihpadatpadat daripadadaripada metalmetal

•• NanovarNanovar memilikimemiliki strength, strength, hardness, hardness, dandan hambatanhambatan thermal thermal yang yang cocokcocok untukuntuk digunakandigunakan dalamdalampengeboranpengeboran minyakminyak

AntiAnti--corrosioncorrosion•• DigunakanDigunakan untukuntuk memproteksimemproteksi pipapipa daridari

korosikorosi akibatakibat interaksiinteraksi dengandengan air air lautlaut•• Coatings yang Coatings yang digunakandigunakan padapada rigs rigs dandan

platform platform mampumampu berfungsiberfungsi sebagaisebagaipenghalangpenghalang debudebu dandan kotorankotoran penyebabpenyebabkorosikorosi

•• Ramah Ramah lingkunganlingkungan dandan lebihlebih murahmurah

NanofluidsNanofluids -- lubricantslubricants

•• NanopartikelNanopartikel yang yang beradaberada padapada fluidafluida mampumampumeningkatkanmeningkatkan karakteristikkarakteristik fluidafluida

•• MeningkatkanMeningkatkan thermal properties (performs well thermal properties (performs well at high/low temperatures, transfers heat well, at high/low temperatures, transfers heat well, insulates well, etc)insulates well, etc)

•• DapatDapat dipakaidipakai dalamdalam jangkajangka waktuwaktu yang lamayang lama

AntiAnti--foulingfouling•• fouling fouling merupakanmerupakan masalahmasalah yang yang seriusserius

dalamdalam industriindustri minyakminyak dandan gasgas•• TerdapatTerdapat banyakbanyak bakteribakteri dandan tumbuhantumbuhan

yang yang dapatdapat meningkatkanmeningkatkan kebutuhankebutuhanbahanbahan bakarbakar kapalkapal hinggahingga 40%40%

•• SehinggaSehingga pemecahanpemecahan masalahmasalah biasanyabiasanyadikonsentrasikandikonsentrasikan padapada antianti--fouling paintsfouling paints

NANOPARTICLE PRODUCTION FOR SUPPORTING NATIONAL

INDUSTRY

Main issues on development of nanotechnology

Technology for Technology for characterizationcharacterization

NanoNano--technologytechnology

Why do research on Why do research on nanomaterialsnanomaterials??

Technology for Technology for synthesizing synthesizing

nanomaterialsnanomaterials

Technology for Technology for producing producing

nanonano--enabled enabled productsproducts

Research Focus Area

Intermediateprocess I

Nanoparticle

Nanointerm.particle

Intermediateprocess …

Nanoproduct

Intermediateprocess I

Nanoparticle

Nanointerm.particle

Intermediateprocess …

Nanoproduct

Simple ComplexTechnological level

Estimation for consumtion of nanoparticles from 2005 to 2010

Market Trend of nano-enabled products: US$ 1-3 trillion in 2015.

$1~1000/kg$1~1000/kg

$10~10.000/kg$10~10.000/kg

$10~10.000/kg$10~10.000/kg

$10~10.000/kg$10~10.000/kg$100~100.000/kg$100~100.000/kg

Pendekatan sintesa dan assembly nanomaterial

• Bottom up– Material dibuat dengan menyusun dan mengontrol atom demi atom atau

molekul demi molekul sehingga menjadi suatu bahan yang memenuhi suatufungsi tertentu yang diinginkan.

• Top down– Pertama, bulk material dihancurkan dan dihaluskan sedemikian rupa sampai

berukuran nanometer. Kemudian dari partikel halus yang diperoleh, dibuatmaterial baru yang mempunyai sifat-sifat dan performan yang lebih baik danberbeda dengan bulk material aslinya.

Bottom up Top down

Milling

Material crusher

Common type (crusher)

Possible size ~mm ~20 μm

Advance milling

Ball Milling

Possible size ~20 μm (~10 nm??)

New phenomenon:

Aggregation, MA, Cold Welding, etc

Common crushing

Pendekatan top down dengan ball millBall mill adalah teknik “baru” untuk mendapatkan paduan unsuryang berbeda dalam kondisi metastabil dan berukurannanometer.

Refinement process by MA

Ductile materials

Brittle materials

MAed particles:•Ultra fine particles (nm level)•Amorphous phase•Super-saturated solid solution•Raw materials for industry

Berbagai macam alatMECHANICAL MILLING

What we are doing?

Gerakan Bola

High energy milling with High energy milling with three dimensional movementthree dimensional movement

Nurul et al. develop planetary ball mill PBM 4A with changeable angle and jar with changeable temperature at subzero (-100ºC). (paten no. S00200700086)

PendinginanPendinginan dengandengan N2 N2 caircair dandanethanol (ethanol (--177K)177K)

-- 100 100 ººCC

N2 cair

&ethanol

JarTermocouple

Milling ball

Identitas Alat

Nama Model Fungsi

: Planetary Ball mill : PBM-4 : Penghalus Partikel, Mixing

Dimensi Maksimum

Panjang Lebar Tinggi Sudut

: 120 cm : 82 cm : 125 cm : 0�

Jar

Jumlah Volume Bahan

: 2 buah dg tutup vakum : 600 mL : SC90/ASAB304

Sumber Tenaga

Tegangan Fasa

: 220 V, 2 KVA : 1 fasa

Motor

Daya Kecepatan

: 1,5 Kw : 1500 rpm (Max)

Timer

ON Timer OFF Timer RUN Timer

: 01 detik s/d 99 menit 56 detik : 01 detik s/d 99 menit 56 detik : 01 menit s/d 9999 jam 56 menit

Bola-bola

Steel ¾” Alumina ¾”

: 20 bh : 20 bh

Harga : Rp. 125.000.000 (Belum Termasuk Pajak) Harga tersebut tidak mengikat dan dapat berubah tanpa pemberitahuan sebelumnya

Prototype of High Energy Shaker Mill/ High Energy Mill E3D (Grant Insentif Ristek 2006, paten no P00200700207)

Tipe milling Gerakan bola

(a) Conventional (paten: spex certiprep)

(b) Teknologi baru oleh Tim Nano P2F-LIPI

HEM 3ED

PERBANDINGAN EFEKTIVITAS MILLING TiB2 UNTUK 2 TIPE MILLING YANG BERBEDA

SEM images of (a) As-received iron, (b) 100 h, (c) MAed 60 h with high magnification

(a)

(c)

Effects of MA time on the powder particles

Mechanically alloyed Fe-C mixture powders with nano-size particles

(b)

Based on the experimental results, we proposed the mechanism of amorphization Fe/C system during MA

Alloying mechanism during MA

Bubuk besi

Penggabungan oleh gaya adesi

Karbon amorfas Deformasi plastik

(Tahap I)

Larutan padat besi

Patahan bubuk

(Tahap II)

(Tahap III)

Amorfisasi lokal

Larutan padat super jenuh

(Tahap IV)Amorfas besi/karbon

(Tahap V)

Bubuk grafit

Kristal besi (bcc)Kristal karbon

Larutan padat super jenuh

Mechanical Alloying in ductile/brittle systems

In ductile/brittle systems alloying:– Brittle powder fragments when hit– Brittle powder embedded in ductile material– If brittle material soluble in ductile material, short range

diffusion of the brittle material into the ductile and an alloy can form

Matthew King, 2004

Mechanical Alloying in brittle/brittle systems

– Both brittle powders fragment when hit

– When powder size reaches “limit of comminution”, material can become more ductile, allowing conglomeration and cohesion.

– Diffusion may then form “alloy” (e.g. Si/Ge)

In brittle/brittle systems, alloying may occur:

• Temperature generally critical. If the temperature is below a certain limit, diffusion will be too limited to allow alloy formation

Matthew King, 2004

Some of Industrial Processes

• PVS (Physical Vapor Synthesis)

• NAS (NanoArcTM Synthesis)

Metoda pembuatan partikel

Nanoparticles Produced by High Energy Milling, Sonication and

Electric Arc

Change of particle size of iron sand with milling time using HEM for laser toner application

390.3

74000 (<200 mesh)

503.2543.6

10

100

1000

10000

100000

0 20 40 60 80

Milling time, minute

Parti

cle

size

, nm

Variation of particle size of ZnO obtained by electric arc

65

1716

14

11

7

31

02468

1012141618

50-100101-150

151-200201-250

251-300301-350

351-400401-450

451-500

Particle size, nm

Num

ber o

f exp

erim

ents

Particle size of CuO obtained by arc discharge of Cu rod (Φ: 7

mm) with a Cu plat in the water

515.5

141.9

20.70

100

200

300

400

500

600

Above Average After filtration

Part

icle

siz

e, n

m

CuO

Maximum

Submicro and nano-particles obtained by the developed several methods.

Concrete etc118.5Sonication for 1 hFly ash7.

Pharmaceutics8 Sol gelChitosan10.

Pharmaceutics422Piston milling for 30 hAspirin9.

Catalyst, purification etc

22Planetary ball mill (60 h) and followed by sonication (30 miutes)

Zeolite8.

Pigment, catalyst etc

70HEM for 18 hFe2O3 from iron ore

6.

Filler, etc96Planetary ball mill (30 h) and followed by sonication (30 minutes)

Bentonite from clay5.

Filler, rubber, etc70HEM and followed by sonicationSi2O from quarts4.

Filler, nanotextileetc

50Electric arcZnO from natural ore

3.

Nano-painting etc

20.7Electric arc in waterCuO from natural ore

2.

Toner390HEM for 1 hIron sand1.

Potential of application

Optimum particle size (nm)

MethodMaterialNo

Conclusion and RecommendationIndonesia has comparative advantage on natural resources, and amount of population. Combined with nanotechnology this can be the added value for Indonesia natural resources.Interest in Nanotechnology is increasing during last one year, particularly from industry and governmentNanoparticle production is a challenge for supporting national industry. Several methods have been succeeded to be developed using natural resoures.Good synergy between Academic-Business/Industry-Government will support the acceleration of Nanotechnology in Indonesia. Networking development is still needed especially with foreign institution to accelerate Nanotechnology progress in Indonesia.

Thank You!!!