struktur material, adhesi, dan sifat fisis

STRUKTUR MATERIAL, ADHESI, DAN SIFAT FISISNurdiani Rakhmayanthie

160110090068

A. Struktur Material

STRUKTUR UMUM MATERIALBahan-bahan yang digunakan dalam kedokteran gigi secara umum dapat berbentuk :

• Padat

• Cair

• Gas

Namun yang paling sering digunakan adalah bahan yang berupa padatan.

STRUKTUR PADATAN• Struktur zat padat yang dipakai dalam

kedokteran gigi…

Berkristal Tidak berkristal /

amorf

Contoh : lilin

Contoh : Ag & Au

1. PADATAN BERKRISTAL• Tersusun secara teratur (geometris)

dalam suatu kisi kristal (space lattice / crystal lattice).

• Atom-atom terikat satu sama lain dengan ikatan ion, kovalen, atau logam.

• Bahan padatan berkristal ini disebut crystalline.

1. PADATAN BERKRISTAL• Terdapat 14 kemungkinan jenis atau pola geometris…

Tapi kebanyakan bahan mengkristal dalam kedokteran gigi memiliki sistem kubik, yang terbagi menjadi 3 jenis:

Body Centered Cubic (BCC)

Face Centered Cubic (FCC)

Hexagonal Closed Packed Surface (HCPS)

1. PADATAN BERKRISTAL

Body Centered Cubic (BCC)

• Dijumpai pada beberapa logam. Misalnya besi (Fe) dengan suhu di bawah 910o C

1. PADATAN BERKRISTAL

Face Centered Cubic (FCC)

• Unit sel berbentuk kubus dengan sebuah atom pada tiap sudut dap pertengahan tapi tidak ada di pusat.

• Contoh: besi (Fe) dengan suhu di atas 910o C, emas, perak, tembaga, platinum, palladium.

1. PADATAN BERKRISTAL

Hexagonal Closed Packed Surface (HCPS)

• Terdapat pada Zinc dan Magnesium.

1. PADATAN BERKRISTAL• Struktur padatan yang telah diuraikan tersebut

merupakan bentuk ideal. Pada kenyataannya, sering terjadi bentuk-bentuk yang tidak sempurna dan dapat memengaruhi sifat bahan.

Kerusakan bentuk titik

Impurity, menyebabkan distorsi kisi kristal.

Kehampaan, memungkinkan atom bergerak dalam kristal.

Kerusakan bentuk garis / dislokasi /

pergeseran

Menyebabkan mudah patahnya bahan keramik.

Menyebabkan terjadinya deformasi plastis bahan logam.

Kerusakan bentuk bidang

Adanya suatu batasan / garis kasar di logam,

2. PADATAN AMORF• Amorf berarti tanpa

bentuk.

• Tidak terdapat susunan atom, namun hanya susunan beberapa atom yang acak.

• Contoh : gas, cairan, kaca (glass), polimer, lilin.

B. ADHESI

DEFINISI

Adhesi terjadi bila dua substansi berkontak rapat satu sama lain. (Phillips, 2003).

Adhesi adalah ikatan antara dua bahan yang berbeda karena adanya tarik menarik antar atom atau molekul. (Craig, 2006).

Adhesi terjadi apabila dua substansi yang berbeda melekat sewaktu berkontak disebabkan oleh gaya tarik-menarik yang timbul antara kedua benda tersebut. (Combe, 1992).

PRINSIP DASAR ADHESI

• Adhesi terjadi karena adanya mekanisme saling ikat (interlocking) antara kedua jenis bahan.

• Fenomena tersebut kemudian dihubungkan dengan attachment / perlekatan.

PRINSIP DASAR ADHESIDikenal dua istilah dalam prinsip dasar Adhesi:

• Adhesif : bahan yang menghasilkan sifat adhesi.

• Adheren : bahan yang akan dilekati bahan lain.

– Biasanya permukaan bahan adheren kasar (baik secra mikroskopik maupun makroskopik).

Bila akan menambal gigi dengan bahan logam berupa inlay dan direkatkan dengan semen, maka yang ADHESIF adalah bahan inlay yang direkatkan semen, dan yang ADHEREN adalah gigi.

IKATAN ANTAR ATOM• Atom dapat terhubung satu dengan yang lainnya untuk

membentuk molekul.

Ikatan antar atom

Ikatan primer

Ikatan kovalen

Ikatan ion

Ikatan logam

Ikatan sekunder

Ikatan van der Waals

Ikatan hidrogen

Ikatan lainMechanical interlocking

Friction

1. IKATAN PRIMERIKATAN KOVALEN

• Adanya satu elektron yang dipakai bersama oleh beberapa atom.

• Senyawa dengan ikatan kovalen biasanya larut dalam air.

• Contoh : Diamond, dan polimer.

1. IKATAN PRIMERIKATAN ION

• Terbentuk dengan pemindahan satu atau beberapa elektron dari satu atom ke atom lain.

• Kuat dan tidak memiliki arah.

• Tahan panas dan tidak larut dalam pelarut organik, tapi larut dalam air, asam, dan alkali.

• Contoh : Natrium chlorida.

1. IKATAN PRIMERIKATAN LOGAM

• Sebuah atom logam dengan mudah dapat melepas sebagian elektron luarnya meghasilkan ion positif.

• Padatan logam yang mengandung ion positif dapat bergabung dengan awan-awan elektron bebas, sehingga dapat menghantarkan panas dan arus listrik.

2. IKATAN SEKUNDERIKATAN VAN DER WAALS

• Suatu molekul padatan yang diikat oleh gaya van der Waals pada umumnya memiliki modulus elastisitas rendah, ekspansi termis tinggi, dan titik lebur rendah.

• Hal tersebut disebabkan karena gaya van der Waals adalah pengikat yang sangat lemah.

IKATAN HIDROGEN

• Ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antar molekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan.

• Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion.

3. IKATAN LAINMECHANICAL INTERLOCKING

• Bahan akan mengisi permukaan kasar.

• Contoh : saat merekatkan dua bahan, maka jika direkatkan pada bahan yang kasar akan lebihkuat dibandingkan dengan benda halus.

FRIKSI

• Terjadi pada saat kontak, dimana kedua bahan sudah rapat.

• Contoh : saat merekatkan inlay.

ENERGI DAN TEGANGAN PERMUKAAN• Tegangan permukaan adalah gaya yang

diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu.

• Dimana daya tarik atom (energi) pada permukaan zat padat > dari daya tarik atom dibawah permukaan atau didalam zat padat.

ENERGI DAN TEGANGAN PERMUKAAN• Untuk dapat terjadi perlekatan, permukaan yang

berhadapan haruslah saling tarik menarik satu sama lain.

• Namun amatlah sulit memaksakan kedua permukaan benda untuk melekat. Oleh karena itu bahan adhesif harus cukup basah agar mudah mengalir menutupi seluruh permukaan dan melekat pada benda padat.

• Karakteristik tersebut disebut wetting (pembasahan).

WETTINGUntuk mendapatkan hasil perlekatan yang baik…• Hendaknya diperoleh sudut kontak yang rendah (α < 90o jika bisa α =

0o)

• Tegangan permukaan cairan adhesif lebih kecil dari tegangan permukaan kritis bahan padatan.

α = 0o

PERSYARATAN BAHAN ADHESIFBahan adhesif harus dapat membasahi adheren dengan baik.

Adhesif harus mempunyai viskositas yang baik sehingga dapat merembes ke seluruh permukaan adheren.

Setting bahan adhesif harus berlangsung tanpa disertai perubahan dimensi yang besar, jadi hanya terjadi sedikit ekspansi.

Lapisan adhesif hendaknya tidak terlalu tebal, karena dapat menyebabkan berkurangnya daya lekat.

Harus kuat

ISTILAH YANG BERHUBUNGAN DENGAN ADHESI

Kelarutan (solubility)• Kemampuan bahan untuk melarut.

Absorpsi • Kemampuan untuk menyerap cairan oleh

benda padat.

Adsorpsi • Kemampuan untuk menyerap / mengikat

bahan oleh benda padat pada permukannya.

KEPENTINGAN ADHESI DALAM KEDOKTERAN GIGI

• Penyemenan inlay, mahkota, dan pekerjaan jembatan.

• Bahan tambal adhesif berguna untuk mencegah kebocoran marginal.

• Pencegahan kerusakan gigi dengan cara menutup pit dan fissure.

• Bonding langsung antara pekerjaan jembatan dan enamel yang telah dietsa.

• Penyemenan alat orthodonsia langsung ke gigi.

KEPENTINGAN ADHESI DALAM KEDOKTERAN GIGI

• Perlekatan akan baik bila : permukaan adheren bersih, energi permukaan tinggi & tegangan permukaan rendah.

• Menurunkan tegangan permukaan dengan wetting agent : alkohol, air sabun

KEPENTINGAN ADHESI DALAM KEDOKTERAN GIGI

Perlu diingat :

• Sifat bahan adheren : energi permukaan meningkat, maka tegangan permukaan menurun dan sebaliknya.

• Sifat bahan adhesif : energi permukaan menurun, maka tegangan permukaan menurun, dan sebaliknya.

C. SIFAT FISIS

SIFAT FISIS BAHAN TERDIRI DARI…

1. Sifat Termal

2. Sifat Optik

3. Sifat Elektrik

1. SIFAT TERMAL• Sifat termal material merupakan Daya

Penghantar Panas suatu bahan.

• Definisi : jumlah kalori perdetik yang mengalir pada spesimen dengan luas permukaan 1 cm2.

• Satuan : cal / detik / cm2 atau 0C / cm

1. SIFAT TERMALPERUBAHAN DIMENSI

Bagaimana cara mengetahui telah terjadi perubahan dimensi akibat :

• Perubahan suhu?• Reaksi kimia?

1.1. PERUBAHAN DIMENSI KARENA PERUBAHAN SUHUDinyatakan dengan koefisien ekspansi termal linier :

lt2 - lt1 / lt1 : ( t2 – t1 ) , satuan 0C

Dimana…

• lt2 = panjang bahan pada suhu akhir

• lt1 = panjang bahan pada suhu awal

• t2 = suhu akhir

• t1 = suhu awal

1.2. PERUBAHAN DIMENSI KARENA REAKSI KIMIA• Semakin rendah volume suatu benda,

perubahan dimensi yang terjadi semakin rendah.

• Hasil dinyatakan dalam persen (%)

l0 = panjang awal

l1 = panjang setelah 24 jam

• Perubahan dimensi = l1 - l0 / l0 X 100%

• Contoh : polimerisasi pada resin dental

KEPENTINGAN SIFAT TERMAL DALAM KEDOKTERAN GIGI

Dibutuhkan bahan landasan gigi tiruan yang dapat meneruskan sebagian panas ke permukaan mukosa di bawahnya, sehingga pasien yang memakai gigi tiruan tersebut masih mempunyai sensasi terhadap makanan hangat dan dingin.

Sebaliknya, bahan tambal seharusnya tidak meneruskan panas ke dalam pulpa gigi.

2. SIFAT OPTIK• Merupakan sifat fisis yang berkaitan

dengan cahaya

• Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm

2. SIFAT OPTIK• Opak: Sifat material yang tidak tembus

cahaya atau tidak tembus cahaya

• Transluen: dimana sebagian cahaya diserap, sebagian lagi dipantulkan, misalnya pada bahan komposit

• Transparan: cahaya lebih besar menembus benda

DIMENSI WARNA• Dalam sifat optik terdapat tiga dimensi

warna

Chroma Value Hue

DIMENSI WARNA1) Hue

Menunjukkan warna dasar pada sebuah objek, misalnya merah, hijau, atau biru.

2) Value

Tua atau mudanya warna;

3) Chroma

warna tertentu dapat terlihat pudar atau lebih jelas, perbedaan dlm intensitas atau kekuatan warna chroma

FENOMENA METAMERISM• Wujud atau penampilan suatu objek bergantung

pada tipe pencahayaan yang digunakan.

• Lampu pijar (incandescent lamp), lampu neon (fluorescent lamp) merupakan contoh pencahayaan yang digunakan dalam KG

• Fenomena dimana suatu objek terlihat berwarna sama di bawah satu kondisi cahaya, dan dapat terlihat perbedaan pada kondisi cahaya lain.

KEPENTINGAN SIFAT OPTIK DI KEDOKTERAN GIGI

Estetis/pemilihan warna• Penting untuk pertimbangan estetik mis. Dlm

pembuatan gigi tiruan, bahan tambal gigi depan, dll

Penerangan • Penggunaan lampu daylight• Penggunaan lampu yg sama di tmpt prakt dan

lab untuk mencegah terjadinya fenomena metamerism

• Misal, seorang dgn mahkota keramik atau restorasi komposit yang tidak mempunyai unsur fluoresensi, akan terlihat seperti gigi yang hilang jika dilihat di sinar gelap.

3. SIFAT ELEKTRIKSifat elektrik bahan terdiri dari…

Galvanis Tarnish Korosi

3. SIFAT ELEKTRIK• Galvanis– Terjadinya aliran listrik yang disebabkan

adanya perbedaan potensial antara dua logam yang berkontak

– dapat menyebabkan gigi terasa linu sampai sakit

• Tarnish– Perbedaan warna pd permukaan suatu logam

akibat penempelan bias oleh bahan makanan; atau

– Reaksi antara permukaan logam dengan

sulfida, oksida, klorida dll sehingga menyebabkan warna permukaan logam buram / berubah

Contoh : reaksi amalgam dengan sulfida/oksida sehingga warna menjadi gelap

• Korosi – Reaksi kimia di bawah permukaan yang

mengakibatkan penurunan sifat mekanisnya (kerusakan logam)

– Anusavice : peristiwa kimia atau elektrokimia yang terjadi pada logam yang menyebabkan terlepasnya sebagian logam ke sekitarnya

– Combe: reaksi kimia antara sebuah logam dan lingkungan membentuk suatu senyawa logam

• Korosi dapat mengurangi estetis pd dental alloy, korosi elektrolit juga dpt menimbulkan nyeri galvanis.

KEPENTINGAN SIFAT ELEKTRIK DI KEDOKTERAN GIGI• korosi amalgam dapat menutup

kebocoran mikro

• Dengan mengetahui kemungkinan2 reaksi yg terjadi dapat mencegah terjadinya reaksi arus listrik di rongga mulut

• Pemilihan logam sejenis, u/ mencegah galvanis