9. Desainlah paduan logam baru untuk aplikasi otomotif yang memerlukan kekuatan tinggi tetapi ringan.Tentukan elemen paduannya dan alasannya. 10. Kembangkar reaksi kimia baru yang dapat digunakan dalam aplikasi penyimpanar energi, seperti baterai atau superkapasitor

## 9. Desain Paduan Logam Baru untuk Aplikasi Otomotif**Tujuan:** Merancang paduan logam baru untuk aplikasi otomotif yang membutuhkan kekuatan tinggi namun ringan.**Elemen Paduan yang Direkomendasikan:**Paduan yang diusulkan akan berbasis **Aluminium (Al)** karena kerapatannya yang rendah (2.7 g/cm³), yang menghasilkan bobot kendaraan yang lebih ringan dan efisiensi bahan bakar yang lebih baik. Untuk meningkatkan kekuatannya, kita akan menambahkan elemen paduan berikut:* **Silikon (Si):** Menambahkan silikon akan meningkatkan kekuatan luluh dan kekerasan paduan aluminium. Silikon juga relatif murah dan mudah dipadukan dengan aluminium. Proporsi yang tepat perlu ditentukan melalui pengujian, tetapi kisaran 5-10% berat mungkin menjadi titik awal yang baik.* **Magnesium (Mg):** Magnesium meningkatkan kekuatan luluh dan ketahanan korosi paduan aluminium. Ini juga membantu mengurangi berat. Proporsi sekitar 1-5% berat dapat dipertimbangkan.* **Scandium (Sc):** Meskipun lebih mahal, scandium sangat efektif dalam meningkatkan kekuatan dan keuletan paduan aluminium. Bahkan penambahan dalam jumlah kecil (kurang dari 1% berat) dapat menghasilkan peningkatan kekuatan yang signifikan. Penggunaan scandium akan bergantung pada batasan biaya.* **Tembaga (Cu):** Tembaga dapat meningkatkan kekuatan dan kekerasan, tetapi juga dapat mengurangi keuletan. Penambahan tembaga perlu dikontrol dengan hati-hati untuk mencapai keseimbangan antara kekuatan dan keuletan. Proporsi sekitar 0-3% berat dapat dipertimbangkan, tergantung pada komposisi elemen paduan lainnya.**Alasan Pemilihan Elemen:**Pemilihan elemen-elemen ini didasarkan pada sifat-sifatnya yang saling melengkapi. Aluminium menyediakan basis yang ringan, sementara silikon dan magnesium meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi. Scandium memberikan peningkatan kekuatan yang signifikan, meskipun dengan biaya yang lebih tinggi. Tembaga digunakan secara hati-hati untuk menyeimbangkan kekuatan dan keuletan. Komposisi tepat dari paduan ini akan memerlukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut, termasuk pengujian mekanik dan metalurgi untuk mengoptimalkan sifat-sifatnya. Proses pembuatan seperti pengecoran, penempaan, atau ekstrusi juga perlu dipertimbangkan untuk mencapai sifat mekanik yang diinginkan.## 10. Pengembangan Reaksi Kimia Baru untuk Penyimpanan Energi**Tujuan:** Mengembangkan reaksi kimia baru untuk aplikasi penyimpanan energi, seperti baterai atau superkapasitor.**Konsep Reaksi:**Salah satu pendekatan yang menjanjikan adalah pengembangan baterai berbasis **ion litium** dengan katoda dan anoda yang inovatif. Konsep ini berfokus pada penggunaan material baru dengan kapasitas penyimpanan energi yang lebih tinggi dan kinetika reaksi yang lebih cepat.* **Katoda:** Sebagai pengganti material katoda konvensional seperti LiCoO2, kita dapat meneliti material berbasis **sulfur (S)** atau **oksida logam transisi dengan struktur lapis-lapis**. Sulfur memiliki kapasitas teoritis yang sangat tinggi, tetapi memiliki tantangan dalam siklus hidup dan efisiensi. Oksida logam transisi dengan struktur lapis-lapis menawarkan potensi untuk meningkatkan kepadatan energi dan daya. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengatasi masalah stabilitas dan kinetika.* **Anoda:** Sebagai pengganti grafit, kita dapat mengeksplorasi penggunaan **silika (Si)** atau **timah (Sn)**. Material ini memiliki kapasitas teoritis yang jauh lebih tinggi daripada grafit, tetapi mengalami perubahan volume yang signifikan selama siklus pengisian dan pengosongan, yang dapat menyebabkan degradasi elektroda. Penelitian difokuskan pada pengembangan strategi untuk mengatasi masalah ini, seperti nanostruktur atau penambahan bahan penyangga.* **Elektrolit:** Pengembangan elektrolit padat atau elektrolit berbasis cairan dengan konduktivitas ionik yang lebih tinggi dan jendela elektrokimia yang lebih luas juga penting untuk meningkatkan kinerja baterai.**Reaksi Kimia (Contoh untuk Katoda Sulfur):**Reaksi reduksi-oksidasi dasar untuk katoda sulfur adalah:S + 2Li⁺ + 2e⁻ ↔ Li₂SReaksi ini melibatkan konversi sulfur menjadi litium sulfida selama proses pengisian dan sebaliknya selama proses pengosongan. Namun, reaksi ini kompleks dan melibatkan beberapa intermediet, yang perlu dipelajari lebih lanjut untuk meningkatkan efisiensi dan siklus hidup baterai.**Kesimpulan:**Pengembangan reaksi kimia baru untuk penyimpanan energi membutuhkan penelitian dan pengembangan yang intensif. Penelitian ini harus berfokus pada material baru, desain elektroda yang inovatif, dan pengembangan elektrolit yang lebih baik. Pendekatan multidisiplin yang melibatkan kimia, fisika, dan rekayasa material sangat penting untuk mencapai kemajuan yang signifikan di bidang ini.