
|
Universitas Negeri Surabaya
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Program Studi S1 Fisika
|
Kode Dokumen |
SEMESTER LEARNING PLAN |
Course |
KODE |
Rumpun MataKuliah |
Bobot Kredit |
SEMESTER |
Tanggal Penyusunan |
Metode Sintesis dan Fabrikasi Material |
4520102285 |
Mata Kuliah Pilihan Program Studi |
T=2 |
P=0 |
ECTS=3.18 |
6 |
22 November 2025 |
OTORISASI |
Pengembang S.P |
Koordinator Rumpun matakuliah |
Koordinator Program Studi |
Prof. Dr. Munasir, S.Si., M.Si.
|
MUNASIR
|
MUNASIR |
Model Pembelajaran |
Project Based Learning |
Program Learning Outcomes (PLO)
|
PLO program Studi yang dibebankan pada matakuliah |
PLO-2 |
Menunjukkan karakter tangguh, kolaboratif, adaptif, inovatif, inklusif, belajar sepanjang hayat, dan berjiwa kewirausahaan |
PLO-7 |
Menguasai pengetahuan tentang teknologi yang berdasarkan Fisika dan penerapannya. |
PLO-8 |
Mengkomunikasikan gagasan dan / atau hasil penelitian mereka dalam bentuk penulisan akademis dan berbicara secara efektif. |
Program Objectives (PO) |
PO - 1 |
Pengantar Sintesis & Fabrikasi Material: (1) Ruang lingkup, relevansi riset, peran dalam industri modern. (2) Metode top-down vs bottom-up. (3) Penjelasan mekanisme tugas kuliah (kajian artikel + review/mini book). (4) Menyusun daftar artikel ilmiah (Scopus/WoS) yang relevan untuk topik masing-masing kelompok.
|
PO - 2 |
Prinsip Top-down Process: (1). Ball milling, (2). lithography, (3). etching.
|
PO - 3 |
Sintesis Material Nano (Sol-gel & Co-precipitation): (1) Studi kasus, synthesis nanopartikel: ZnO ; (2) Studi kasus, synthesis nanopartikel: TiO₂; (3) Studi kasus, synthesis nanopartikel: Fe₃O4; (4) Faktor kontrol: pH, suhu, konsentrasi.
|
PO - 4 |
Fabrikasi Lapisan Tipis – Prinsip Umum: (1) Peran thin-film di teknologi sensor & energi. (2) Studi kasus: artikel thin film berbasis oksida (contoh: ZnO, TiO2 thin film).
|
PO - 5 |
Thin Film dengan metode CVD: (1) Prinsip deposisi uap, variasi metode. (2) Review artikel terkait CVD.
|
PO - 6 |
Thin Film dengan metode Sputtering: (1) DC, RF, magnetron sputtering. (2) Studi kasus Artikel tentang sputtering.
|
PO - 7 |
Thin Film dengan metode Electrospinning: (1) Prinsip pembentukan nanofiber. (2) Studi kasus: Artikel elektrospinning untuk biomaterial
|
PO - 8 |
Fabrikasi Material Logam (Feros & Non-Feros): (1) Besi, baja, aluminium; (2) Casting, forging; (3) Studi kasus, (4) kajian artikel logam ringan untuk industri transportasi.
|
PO - 9 |
Fabrikasi Material Komposit – Konsep Dasar, material: MMCs, AMCs, PMCs, CMCs; dab studi kasus, kajian artikel komposit berbasis aluminium.
|
PO - 10 |
MMCs & AMCs: Teknik: stir casting, Powder metallurgy. Dan studi kasus, review artikel AMCs untuk aerospace.
|
PO - 11 |
PMCs & CMCs: (1) Metode fabrikasi material polimer; (2) Metode fabrikasi material keramik. (3) Studi kasus, review artikel CMCs untuk high-temperature application.
|
PO - 12 |
Metode Casting, Hot-compacting, Cold-compacting: (1) Prinsip, kelebihan & keterbatasan metode casting, hot-compacting, dan cold-compacting; (2) Studi kasus, review artikel tentang powder metallurgy dan hot-compacting.
|
PO - 13 |
SDGs & Fabrikasi Material Berkelanjutan: (1)SDG 7 (Clean Energy), SDG 9 (Industry, Innovation, Infrastructure), SDG 12 (Sustainable Production). (2) Contoh studi kasus: solar cells thin-film, komposit ringan untuk transportasi hemat energi. (3) Bagaimana inovasi fabrikasi material bisa mendukung SDGs?
|
PO - 14 |
Kajian Literatur & Tren Riset Terkini tentang sintesis dan fabrikasi material: (1) Diskusi artikel review terbaru. (2) Analisis tren global riset fabrikasi material.
|
PO - 15 |
Presentasi & Evaluasi Progres: (1) Presentasi tugas akhir (review/mini book). (2) Diskusi prospek riset di Indonesia.
|
PO - 16 |
Presentasi & Evaluasi Progres: (1) Presentasi tugas akhir (review/mini book). (2) Diskusi prospek riset di Indonesia
|
Matrik PLO-PO |
| |
| PO | PLO-2 | PLO-7 | PLO-8 | | PO-1 | ✔ | | | | PO-2 | | ✔ | | | PO-3 | | ✔ | | | PO-4 | | ✔ | | | PO-5 | | ✔ | | | PO-6 | | ✔ | | | PO-7 | | ✔ | | | PO-8 | | ✔ | | | PO-9 | | ✔ | | | PO-10 | | ✔ | | | PO-11 | | ✔ | | | PO-12 | | ✔ | | | PO-13 | | | ✔ | | PO-14 | | | ✔ | | PO-15 | | | ✔ | | PO-16 | | | ✔ |
|
Matrik PO pada Kemampuan akhir tiap tahapan belajar (Sub-PO) |
| |
| PO |
Minggu Ke |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
| PO-1 | ✔ | | | | | | | | | | | | | | | | | PO-2 | | ✔ | | | | | | | | | | | | | | | | PO-3 | | | ✔ | | | | | | | | | | | | | | | PO-4 | | | | ✔ | | | | | | | | | | | | | | PO-5 | | | | | ✔ | | | | | | | | | | | | | PO-6 | | | | | | ✔ | | | | | | | | | | | | PO-7 | | | | | | | ✔ | | | | | | | | | | | PO-8 | | | | | | | | | ✔ | | | | | | | | | PO-9 | | | | | | | | | | ✔ | | | | | | | | PO-10 | | | | | | | | | | | ✔ | | | | | | | PO-11 | | | | | | | | | | | | ✔ | | | | | | PO-12 | | | | | | | | | | | | | ✔ | | | | | PO-13 | | | | | | | | | | | | | | ✔ | | | | PO-14 | | | | | | | | | | | | | | | ✔ | | | PO-15 | | | | | | | | | | | | | | | | ✔ | | PO-16 | | | | | | | | ✔ | | | | | | | | |
|
Deskripsi Singkat Mata Kuliah
|
Matakuliah ini merupakan matakuliah pilihan RBK Fisika Material, Prasyarat mengambil matakuliah ini, mahasiswa sudah lulus matakuliah Fisika Zat Padat dan Ilmu Bahan. Mata kuliah ini membahas prinsip dan metode sintesis serta fabrikasi material menggunakan pendekatan top-down dan bottom-up, metode berbasis wet chemistry (sol-gel, co-precipitation), serta teknik fabrikasi lapisan tipis seperti CVD, sputtering, dan electrospinning. Selain itu juga dibahas fabrikasi material logam (feros & non-feros), material komposit (MMCs, AMCs, PMCs, CMCs), serta metode konvensional seperti casting, hot-compacting, dan cold-compacting. Dalam perkuliahan, mahasiswa akan dilatih mengakses dan mengkaji artikel ilmiah bereputasi internasional (terkini), mempresentasikan hasil kajian dalam bentuk presentasi (PPT), serta menghasilkan proyek berupa artikel review atau mini book chapter yang relevan. |
Pustaka
|
Utama : |
|
- Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2020). Materials science and engineering: An introduction (10th ed.). Wiley.
- Ashby, M. F., & Jones, D. R. H. (2012). Engineering materials 1: An introduction to properties, applications and design (4th ed.). Butterworth-Heinemann.
- Ashby, M. F., & Jones, D. R. H. (2013). Engineering materials 2: An introduction to microstructures, processing and design (4th ed.). Butterworth-Heinemann
- Campbell, F. C. (2013). Manufacturing technology for aerospace structural materials. Elsevier.
- Ohring, M. (2002). Materials science of thin films: Deposition and structure (2nd ed.). Academic Press.
- Cahn, R. W., Haasen, P., & Kramer, E. J. (Eds.). (2005). Materials science and technology: A comprehensive treatment (Vol. 1–18). Wiley-VCH.
- Barsoum, M. W. (2014). Fundamentals of ceramics (2nd ed.). CRC Press.
|
Pendukung : |
|
- J. Internasional: Acta Materialia — Elsevier.
- J. Internasional: Scripta Materialia — Elsevier
- J. Internasional: Journal of Materials Science — Springer.
- J. Internasional: Materials Science and Engineering: A, B, C — Elsevier.
- J. Internasional: Materials Today — Elsevier
- J. Internasional: Thin Solid Films — Elsevier.
- J. Internasional: Surface and Coatings Technology — Elsevier.
- J. Internasional: Journal of Applied Physics — AIP Publishing.
- J. Internasional: Applied Surface Science — Elsevier.
- J. Internasional: Nanomaterials — MDPI.
- J. Internasional: Materials Letters — Elsevier.
- J. Internasional: Ceramics International — Elsevier.
- J. Internasional: J. Alloys and Compounds.
- J. Internasional: J. Materials Processing Technology
- J. Internasional: Sustainability
- J. Internasional: Nature Energy
|
Dosen Pengampu
|
MUNASIR Prof. Dr. Munasir, S.Si., M.Si. Prof. Dr. Munasir, S.Si., M.Si. |
Minggu Ke- |
Kemampuan akhir tiap tahapan belajar
(Sub-PO)
|
Penilaian |
Bantuk Pembelajaran,
Metode Pembelajaran,
Penugasan Mahasiswa,
[ Estimasi Waktu] |
Materi Pembelajaran
[ Pustaka ] |
Bobot Penilaian (%) |
Indikator |
Kriteria & Bentuk |
Luring (offline) |
Daring (online) |
(1) |
(2) |
(3) |
(4) |
(5) |
(6) |
(7) |
(8) |
1
Minggu ke 1 |
Mahasiswa memahami ruang lingkup dan relevansi sintesis & fabrikasi material serta konsep top-down & bottom-up. |
Keaktifan diskusi, pemahaman konsep dasar |
Kriteria:
Dapat menjelaskan perbedaan top-down dan bottom-up serta aplikasinya Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Ceramah interaktif & diskusi; Daring: video & literatur review. 100 |
|
Materi: Teori bahan padat, struktur krital, jenis material padat Pustaka: Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2020). Materials science and engineering: An introduction (10th ed.). Wiley. Materi: Fabrikasi material dengan metode top-down dan buttom up proses Pustaka: Ashby, M. F., & Jones, D. R. H. (2013). Engineering materials 2: An introduction to microstructures, processing and design (4th ed.). Butterworth-Heinemann Materi: Studi kasus fabrikasi nanomaterial dengan pendekatan top down dan buttom up proses Pustaka: J. Internasional: Materials Today — Elsevier |
2% |
2
Minggu ke 2 |
Mahasiswa memahami prinsip proses top-down (ball milling, lithography, etching). |
Kejelasan pemahaman proses & parameter utama |
Kriteria:
Mampu menjelaskan kelebihan dan batasan tiap metode. Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
|
studi kasus & mini demo; Daring: video proses 100 |
Materi: Konsep top-down dan buttom up proses pada sintesis nanopartikel Pustaka: Ashby, M. F., & Jones, D. R. H. (2012). Engineering materials 1: An introduction to properties, applications and design (4th ed.). Butterworth-Heinemann. Materi: Studi kasus fabrikasi material dengan pendekatan/metode top-down dan buttom up Pustaka: J. Internasional: Materials Today — Elsevier Materi: Studi kasus riset fabrikasi material dengan metode ball-milling Pustaka: J. Internasional: Acta Materialia — Elsevier. Materi: Fabrikasi material dengan metode lithography dan etching Pustaka: J. Internasional: Scripta Materialia — Elsevier |
2% |
3
Minggu ke 3 |
Menguasai sintesis nanopartikel ZnO, TiO₂ (Sol-gel & Co-precipitation). |
Mahasiswa mampu menjelaskan tahapan reaksi kimia dan parameter kontrol (pH, suhu, konsentrasi). Mahasiswa mampu menghubungkan parameter sintesis dengan morfologi partikel. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Diskusi studi kasus, analisis artikel (PjBL tahap identifikasi). 100 |
|
Materi: Studi kasus fabrikasi nanomaterial ZnO Pustaka: J. Internasional: Journal of Materials Science — Springer. Materi: Studi kasus: riset tentang-Nanopartikel ZnO dan aplikasinya Pustaka: J. Internasional: Nanomaterials — MDPI. Materi: Material semikonduktor Pustaka: Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2020). Materials science and engineering: An introduction (10th ed.). Wiley. |
2% |
4
Minggu ke 4 |
Memahami prinsip fabrikasi lapisan tipis dan peran film pada sensor & energi. |
Mahasiswa mampu menjelaskan fungsi thin film pada aplikasi sensor & energi. Mahasiswa mampu menganalisis keunggulan film terhadap bulk material |
Kriteria:
Argumen ilmiah sesuai referensi, pemahaman konseptual baik. Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Diskusi artikel & simulasi proses 100 |
|
Materi: Teknologi material thin film Pustaka: Ohring, M. (2002). Materials science of thin films: Deposition and structure (2nd ed.). Academic Press. Materi: Studi kasus riset material thin film Pustaka: J. Internasional: Applied Surface Science — Elsevier. |
2% |
5
Minggu ke 5 |
Memahami prinsip Chemical Vapor Deposition (CVD). |
Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip deposisi uap & parameter utama. Mahasiswa mampu membandingkan CVD dengan metode lain (sputtering atau sol-gel). |
Kriteria:
Penjelasan komparatif, data pendukung ada. Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Studi literatur artikel Scopus 100 |
|
Materi: Teknologi fabrikasi thin film Pustaka: Ohring, M. (2002). Materials science of thin films: Deposition and structure (2nd ed.). Academic Press. Materi: teknologi Material thin film Pustaka: J. Internasional: Thin Solid Films — Elsevier. |
2% |
6
Minggu ke 6 |
Memahami teknik sputtering (DC, RF, magnetron). |
Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip ionisasi gas & pengendalian deposisi. Mahasiswa mampu menganalisis pengaruh parameter terhadap hasil film. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Praktik / Unjuk Kerja |
diskusi; Daring: video eksperimen. 100] |
|
Materi: Metode sputtering digunakan untuk preparasi material thin film Pustaka: J. Internasional: Surface and Coatings Technology — Elsevier. Materi: Material thin film difabrikasi dengan metode Sputtering Pustaka: J. Internasional: Thin Solid Films — Elsevier. |
4% |
7
Minggu ke 7 |
Memahami prinsip electrospinning dan aplikasinya pada biomaterial. |
Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme pembentukan nanofiber. Mahasiswa mampu mengaitkan parameter proses dengan morfologi serat. |
Kriteria:
Uraian ilmiah benar, analisis visual tepat Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Praktik / Unjuk Kerja |
|
Diskusi artikel biomaterial 100 |
Materi: Metode fabrikasi material thin film & Nanofiber Pustaka: J. Internasional: Materials Science and Engineering: A, B, C — Elsevier. Materi: Fabrikasi material nanofiber dengan metode elektrospinning Pustaka: J. Internasional: Nanomaterials — MDPI. |
4% |
8
Minggu ke 8 |
Melakukan Evaluasi Tengah semester Dan progres proyek akhir (menyusun mini book chapter) |
Mahasiswa mampu menyusun artikel review/mini-book dengan struktur ilmiah tepat. Mahasiswa mampu mempresentasikan hasil proyek secara efektif. |
Kriteria:
Penyajian struktur ilmiah lengkap benar, lengkap dan relevansi topik tinggi. Bentuk Penilaian : Penilaian Hasil Project / Penilaian Produk |
|
Presentasi, diskusi dan tanya jawab 100 |
Materi: Metode sintesis Nanomaterial dengan sol-gel, hidrothermal Pustaka: J. Internasional: Journal of Materials Science — Springer. Materi: Metode ball-milling untuk fabrikasi nanomaterial Pustaka: J. Internasional: Scripta Materialia — Elsevier Materi: Sputtering untuk fabrikasi thin film Pustaka: J. Internasional: Surface and Coatings Technology — Elsevier. Materi: CVD untuk fabrikasi thin film material Pustaka: J. Internasional: Materials Letters — Elsevier. |
20% |
9
Minggu ke 9 |
Memahami fabrikasi material logam (feros & non-feros). |
Mahasiswa mampu mengidentifikasi teknik fabrikasi (logam feros & non-feros). Mahasiswa mampu menjelaskan pengaruh proses terhadap sifat mekanik. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
|
Presentasi/diskusi dan tanya jawab 100 |
Materi: Logam ferrous, Non-ferrous Pustaka: Campbell, F. C. (2013). Manufacturing technology for aerospace structural materials. Elsevier. Materi: Material compound Pustaka: J. Internasional: Journal of Materials Science — Springer. |
2% |
10
Minggu ke 10 |
Memahami konsep dasar fabrikasi komposit (MMCs, AMCs, PMCs, CMCs). |
Mahasiswa mampu menjelaskan struktur dan komponen utama komposit. Mahasiswa mampu mengidentifikasi jenis komposit berdasarkan matriks & penguat. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Praktik / Unjuk Kerja |
Presentasi, Diskusi dan tanya jawab 100 |
|
Materi: Material komposit Pustaka: Ashby, M. F., & Jones, D. R. H. (2013). Engineering materials 2: An introduction to microstructures, processing and design (4th ed.). Butterworth-Heinemann Materi: Studi kasus: fabrikasi material komposit (MMCs, AMCs, PMCs dan CMCs) Pustaka: J. Internasional: Ceramics International — Elsevier. |
4% |
11
Minggu ke 11 |
Memahami teknik MMCs & AMCs (stir casting, powder metallurgy). |
Mahasiswa mampu menjelaskan tahapan teknik stir casting dan powder metallurgy. Mahasiswa mampu membandingkan hasil dan aplikasi AMCs. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Presentasi, Diskusi kelompok, Tanya jawab 100 |
|
Materi: Material Aluminium composite (AMCs) Pustaka: J. Internasional: Materials Science and Engineering: A, B, C — Elsevier. Materi: Material compounds Pustaka: J. Internasional: J. Alloys and Compounds. |
2% |
12
Minggu ke 12 |
Memahami proses fabrikasi PMCs & CMCs untuk aplikasi suhu tinggi |
Mahasiswa mampu menjelaskan proses pembuatan PMCs & CMCs. Mahasiswa mampu mengaitkan struktur mikro dengan ketahanan suhu tinggi. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Presentasi, diskusi dan tanya jawab 100 |
|
Materi: Material komposit: CMCs dan PMCs Pustaka: Barsoum, M. W. (2014). Fundamentals of ceramics (2nd ed.). CRC Press. |
2% |
13
Minggu ke 13 |
Memahami casting, hot-/cold-compacting & powder metallurgy |
Mahasiswa mampu menguraikan langkah dan prinsip tiap metode. Mahasiswa mampu menganalisis kelebihan & keterbatasan metode. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Praktik / Unjuk Kerja |
Presentasi, Diskusi dan Tanya Jawab 100 |
|
Materi: Metallurgy Pustaka: Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2020). Materials science and engineering: An introduction (10th ed.). Wiley. Materi: Teknologi Metallurgy, Powders Metallurgy Pustaka: J. Internasional: J. Materials Processing Technology |
4% |
14
Minggu ke 14 |
Memahami kaitan fabrikasi material dengan SDGs (7, 9, 12). |
Mahasiswa mampu menjelaskan hubungan teknologi material dengan SDGs. Mahasiswa mampu merancang konsep inovasi berkelanjutan. |
Kriteria:
Non tes/ observasi partisipasi Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Praktik / Unjuk Kerja |
|
Diskusi reflektif & proyek inovasi. 100 |
Materi: Fabrikasi material dan SDGs yang relevan: aplikasi material Pustaka: J. Internasional: Materials Today — Elsevier Materi: Fabrikasi material untuk aplikasi lingkungan Pustaka: J. Internasional: Sustainability Materi: Fabrikasi material untuk aplikasi energi Pustaka: J. Internasional: Nature Energy |
4% |
15
Minggu ke 15 |
Menganalisis tren riset global sintesis & fabrikasi material. |
Mahasiswa mampu menelusuri tren penelitian terkini. Mahasiswa mampu menganalisis peta riset (fokus, metode, aplikasi). |
Kriteria:
- Non tes/ Obseravasi aktivitas
- Non tes/ observasi partisipasi
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Praktik / Unjuk Kerja |
Presentasi, diskusi dan tanya jawab 100 |
|
Materi: Tren riset material Pustaka: J. Internasional: Journal of Materials Science — Springer. |
4% |
16
Minggu ke 16 |
Melakukan evaluasi akhir dan refleksi capaian pembelajaran. |
Mahasiswa mampu menyusun artikel review/mini-book dengan struktur ilmiah tepat. Mahasiswa mampu mempresentasikan hasil proyek secara efektif. |
Kriteria:
Struktur ilmiah lengkap, relevansi topik tinggi. Bentuk Penilaian : Penilaian Hasil Project / Penilaian Produk |
Mengumpulkan hasil proyek mini book chapter dan menyajikan (presentasi) subtansi isi mini book chapter
|
|
Materi: Ilmu Bahan Pustaka: Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2020). Materials science and engineering: An introduction (10th ed.). Wiley. Materi: Tren riset material maju Pustaka: J. Internasional: Materials Today — Elsevier |
40% |