JUMAT, 02 DESEMBER 2011

FISIKA MATERIAL

MATERIAL

A.    PENGERTIAN MATERIALMaterial atau bahan adalah zat yang dimana sesuatu dapat dibuat darinya, atau barang

yang dibutuhkan untuk membuat sesuatu. Bahan biasanya lebih banyak digunakan untuk menuju ke pakaian atau bahan.

Material adalah sebuah bahan mentah dalam produksi, dan biasanya adalah bahan mentah yang belum diproses, tetapi ada juga yang diproses sebelum digunakan untuk proses produksi lebih lanjut. Umumnya, dalam masyarakat teknologi maju, material adalah bahan konsumen yang belum selesai, sebagai contohnya adalah kertas dan sutra.

B.     JENIS-JENIS MATERIAL1.      Logam2.      Keramik3.      Polimer/ organik4.      Komposit

Di bawah ini akan dibahas tentang jenis/ tipe ikatan, struktur kristal, metode sintesis, dan sifat fisis serta contoh untuk Logam, Keramik, dan Polimer.

LOGAM

 Jenis/ Tipe IkatanLogam merupakan struktur raksasa dari atom-atom yang berikatan satu sama lain melalui

ikatan logam. "Raksasa" menunjukkan jumlah yang sangat banyak tetapi jumlah atom yang terlibat sangat bervariasi  tergantung pada ukuran potongan logam.

Sifat-sifat dari ikatan logam yaitu :a.       Adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan

positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak.b.      Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 sama lain.

c.       Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif.

d.      Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom ke atom lain.

e.       Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimanaelektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapisenantiasa berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain.                  Gambar ikatan logam

f.       Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.

g.      Struktur logam seperti gambar di atas, dapat menjelaskan sifat-sifat khas logam yaitu :         berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara

elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam.         dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan dapat direntangkan menjadi kawat. Hal

ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.

         penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.

 Struktur KristalSusunan atom-atom

  Koordinasi 12

Kebanyakan logan adalah terjejal (close packed) - yakni, struktur tersebut memuat atom sebanyak mungkin pada volum yang tersedia. Setiap atom pada struktur mengalami 12 sentuhan dari atom tetangganya. Keadaan logam yang seperti ini digambarkan sebagai terkoordinasi 12.Tiap atom memiliki 6 sentuhan dari atom yang lain pada tiap lapisan.Dan juga tiga atom yang menyentuhnya pada lapisan diatasnya dan tiga atom yang lain pada lapisan dibawahnya.Diagram yang kedua tersebut menunjukkan lapisan yang terletak di atas lapisan yang pertama. Lapisan tersebut akan saling berhubungan dengan lapisan dibagian bawahnya. (Keduanya tersusun dengan cara penempatan yang berbeda dengan lapisan yang ketiga pada struktur terjejal, tetapi hal ini dipelajari pada pembahasan tingkat dasar)

  Koordinasi 8

Beberapa logam (khususnya yang terletak pada golongan 1 pada tabel periodik) terjejal kurang efektif, atom-atom logam tersebut hanya memiliki 8 sentuhan atom tetangganya. Inilah yang disebut dengan terkoordinasi 8.

                Diagram sebelah kiri menunjukkan bahwa tidak ada atom yang saling bersentuhan satu sama lain pada satu lapisan yang sama. Atom-atom tersebut hanya tersentuh oleh atom pada lapisan di atas dan dibawahnya. Diagram sebelah kanan menunjukkan 8 atom (4 di atas dan 4 di bawah) yang menyentuh atom yang berwarna gelap).

  Butiran kristal

Adalah sesuatu hal yang dapat menyesatkan jika mengira bahwa semua atom pada sepotong logam tersusun pada cara yang teratur. Tiap potong logam terdiri dari jumlah "butiran kristal", yang sangat banyak, yang mana tiap butiran memiliki daerah yang seragam. Pada atom yang terletak pada batas butiran dapat memiliki struktur yang tidak lurus.

Struktur kristal logamAda 3 macam struktur kristal sederhana yang ditemukan pada sebagian besar logam yaitu: face-centered cubic, body-centered cubic, dan hexagonal close-packed.

1.      Face-Centered Cubic (FCC)Struktur kristal logam banyak ditemukan memiliki sel satuan geometri kubik, dengan atom terletak di setiap sudut dan pusat muka kubus. Stuktur ini  disebut struktur kristal Face-Centered Cubic (FCC). Beberapa logam  yangmemiliki struktur kristal ini adalah tembaga, aluminium, perak, dan emas (dapat dilihat pada tabel yang disajikan di bawah)

                Gambar , (a) menunjukkan sebuah model bola keras untuk sel satuan FCC,  (b) menunjukkan pusat atom diwakili oleh lingkaran kecil untuk memberikan perspektif yang lebih baik posisi atom, (c)merupakan bagiankristal terdiri dari banyak sel unit FCC.

 Bola  atau inti atom ini menyentuh  sisi lain di muka diagonal, panjang tepi kubus a dan  jari-jari atom R dinyatakan melalui persamaan                                        . Untuk struktur kristal FCC, setiap atom sudut dibagi di antara delapan unitsel, dimana sebuah atom berpusat muka  hanya memiliki dua. Oleh karena itu, seperdelapan masing-masing dari delapan atom sudut dan satu di setengah dari masing-masing enam atom wajah, atau sebesar empat atom keseluruhan, mungkin ditugaskan ke sel unit diberikanDua karakteristik penting lainnya dari suatu struktur kristal adalah koordinasijumlah dan faktor kemasan atom (APF).

                                                

Untuk struktur FCC, faktor kemasan atom adalah 0,74, yang maksimumkemasan mungkin bagi lingkungan memiliki diameter yang sama. elektron bebas.

2.      Body-Centered Cubic (BCC)Struktur kristal logam lain yang memiliki sel unit kubik dengan atomberlokasi di seluruh delapan sudut dan atom tunggal di pusat kubus. Struktur kristal ini disebut struktur kristal Body-Centered Cubic (BCC).Kumpulan bidang yang menggambarkan ini struktur kristal ditunjukkan pada Gambar (c), sedangkan Gambar (a) dan (b) adalah diagram sel satuan BCC dengan atom diwakili oleh bola keras.Center dan sudut atom menyentuh satu sama lain sepanjang diagonal kubus,dan panjang sel unit a dan atom radius R dinyatakan dengan persamaan                                               Kromium, besi, tungsten, serta beberapa logam lainnya yang tercancum pada tabel di atas di atas menunjukkan sebuah struktur BCC. Dua atom yang berhubungan dengan setiap sel satuan BCC setara dengan satu atom dari delapan sudut,  masing-masing dibagi di antara delapan sel unit, dan satu pusat atom, yang seluruhnya terkandung dalam selnya. Selain itu, sudut dan pusat posisi atom adalah setara. Nomor koordinasi untuk BCC struktur kristal 8; setiap atom pusat memiliki sebagai tetangga terdekat delapan sudut atomBilangan koordinasi untuk BCC lebih kecil dari FCC, begitu juga dengan faktor kemasan BBC yaitu 0,68.

3.      Hexagonal Close-PackedTidak semua logam memiliki sel unit dengan simetri kubik, akhirnya struktur kristal logam dinyatakan memiliki sel satuan yang heksagonal.Gambar (a) Hexagonal close-packed (HCP), Gambar (b) sebuah kumpulan sel unit beberapa HCP.Permukaan bagian atas dan bawah dari sel satuan terdiri dari enam atom yang membentuk segi enam biasa dan mengelilingi atom tunggal di tengah. Pesawat yang menyediakan tiga tambahan atom ke sel unit terletak antara bidang atas dan bawah. Atom dalam tengah pesawat ini telah sebagai atom tetangga terdekat kedua berdekatan dengan dua pesawat. Setara dengan enam atom terkandung dalam setiap sel satuan, seperenam dari masing-masing dari 12 atom muka sudut atas dan bawah, satu-setengah dari masing-masing pusat 2 muka atom, dan semua atom tengah 3 interior. Jika (a) dan (b) mewakili masing-masing dimensi sel pendek dan panjang unit gambar (a). Rasio (b)/(a) harus 1,633. Namun untuk beberapa logam HCP rasio ini menyimpang dari nilai ideal. Bilangan koordinat dan faktor kemasan atom (APF) untuk struktur kristal HCP sama

seperti untuk FCC, yaitu masing-masing 12 dan 0,74. Logam HCP termasuk kadmium, magnesiaum, titanium, dan seng terdaftar dalam tabel di atas.

 Metode SintesisBaja karbon (carbon steel) adalah salah satu jenis logam paduan besi karbon

terpenting dengan prosentase berat karbon hingga 2,11%. Baja karbon diklasifikasikan menjadi baja karbon (1) rendah (low), (2) sedangn (medium), dan (3) tinggi (high) berdasarkan kadar karbon-nya. Jika penambahan elemen-elemen lain selain karbon untuk tujuan-tujuan tertentu cukup signifikan, maka baja diklasifikasikan sebagai baja paduan (alloy steel) atau baja paduan rendah (low alloy steel). Jenis baja lainnya yang cukup penting adalah baja perkakas (tool steel)dan baja nirkarat (stainless steel).

Selain baja, paduan berbasis besi karbon lain yang juga penting adalahbesi tuang atau besi cor (cast iron), yaitu besi dengan kadar karbon lebih dari 2,11% hingga 4-6%. Besi tuang diklasifikasikan lebih lanjut berdasarkan struktur mikro dan sifat-sifatnya ke dalam besi tuang kelabu (grey cast iron), besi tuang ulet atau nodular (ductile or nodular cast iron), besi tuang putih (white cast iron), besi tuang mampu tempa (malleable cast iron).

Proses Pembuatan BajaProses pembuatan baja dimulai dengan proses ekstraksi bijih besi. Proses reduksi

umumnya terjadi di dalam tanur tiup (blast furnace) di mana di dalamnya bijih besi (iron ore) dan batu gamping (limestone) yang telah mengalami pemanggangan (sintering) diproses bersama-sama dengan kokas (cokes) yang berasal dari batubara. Serangkaian reaksi terjadi di dalam tanur pada waktu dan lokasi yang berbeda-beda, tetapi reaksi penting yang mereduksi bijih besi menjadi logam besi adalah sebagai berikut:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Luaran utama dari proses ini adalah lelehan besi mentah (molten pig iron) dengan kandungan karbon yang cukup tinggi (4%C) beserta pengotor-pengotorlain seperti silkon, mangan, sulfur, dan fosfor . Besi mentah ini belum dapat dimanfaatkan secara langsung untuk aplikasi rekayasa karena sifat-sifat (mekanis)-nya belum sesuai dengan yang dibutuhkan karena pengotor tersebut. Besi mentah berupa lelehan atau coran selanjutnya dikirim menuju converter yang akan mengkonversinya menjadi baja.

Proses pembuatan baja umumnya berlangsung di tungku oksigen-basa (basic-oxygen furnace). Di dalam tungku ini besi mentah cair dicampur dengan hingga 30% besi tua (scrap) yang terlebih dahulu dimasukkan ke dalam tanur. Selanjutnya, oksigen murni ditiupkan dari bagian atas ke dalam leburan, bereaksi dengan Fe membentuk oksida besi FeO. Beberapa saat sebelum reaksi dengan oksigen mulai berlangsung, fluks pembentuk slag dimasukkan dalam jumlah tertentu. Oksida besi atau FeO selanjutnya akan bereaksi dengan karbon di dalam besi mentah sehingga diperoleh Fe dengan kadar karbon lebih rendah dan gas karbon monoksida. Reaksi penting yang terjadi di dalam tungku adalah sebagai berikut:

FeO + C → Fe + CO

Selama proses berlangsung (sekitar 22 menit), terjadi penurunan kadar karbon dan unsur-unsur pengotor lain seperti P, S, Mn, dalam jumlah yang signifikan.

Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C

 Sifat Fisisa.       Titik leleh dan titik didih

Logam-logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena kekuatan ikatan logam. Kekuatan ikatan berbeda antara logam yang satu dengan logam yang lain tergantung pada jumlah elektron yang terdelokalisasi pada lautan elektron, dan pada susunan atom-atomnya.Logam-logam golongan 1 seperti natrium dan kalium memiliki titik leleh dan titik didih yang relatif rendah karena tiap atomnya hanya memiliki satu elektron untuk dikontribusikan pada ikatan, tetapi ada hal lain yang menyababkan hal ini terjadi:

         Unsur-unsur golongan 1 juga tersusun dengan tidak efektif (terkoordinasi 8), karena itu tidak terbentuk ikatan yang banyak seperti kebanyakan logam.

         Unsur-unsur golongan 1 memiliki ukuran atom yang rekatif besar (berarti bahwa inti jauh dari elektron yang terdelokalisasi) yang juga menyebabkan lemahnya ikatan.

b.      Daya hantar listrikLogam menghantarkan listrik. Elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian struktur tiga dimensi. Elektron-elektron tersebut dapat melintasi batas butiran kristal. Meskipun susunan logam dapat terganggu pada batas butiran kristal, selama atom saling bersentuhan satu sama lain, ikatan logam masih tetap ada.Cairan logam juga menghantarkan arus listrik, hal ini menunjukkan bahwa meskipun atom logam bebas bergerak, elektron yang terdelokalisasi masih memiliki daya yang tersisa sampai logam mendidih.

c.       Daya hantar panasLogam adalah konduktor panas yang baik. Energi panas diteruskan oleh elektron sebagai akibat dari penambahan energi kinetik (hal ini memnyebabkan elektron bergerak lebih cepat). Energi panas ditransferkan melintasi logam yang diam melalui elektron yang bergerak.

d.      Kekuatan dan kemampuan kerjaSifat dapat ditempa dan sifat dapat diregang.Logam digambarkan sebagai sesuatu yang dapat ditempa (dapat dipipihkan menjadi bentuk lembaran) dan dapat diregang (dapat ditarik menjadi kawat). Hal ini karena kemampuan atom-atom logam untuk menggelimpang antara atom yang satu dengan atom yang lain menjadi posisi yang baru tanpa memutuskan ikatan logam.

Jika tekanan yang kecil dikenakan pada logam, lapisan atom akan mulai menggelimpang satu sama lain. Jika tekanan tersebut dilepaskan lagi, atom-atom tersebut akan kembali pada posisi asalnya. Pada kondisi seperti itu, logam dikatakan menjadi elastis.Jika tekanan yang lebih besar dikenakan pada logam, atom-atom akan menggelimpang satu sama lain sampai pada posisi yang baru, dan logam berubah secara permanen.

e.       Kekerasan logamPenggelimpangan lapisan atom antara yang satu dengan yang lain ini dihalangi oleh batas butiran karena baris atom tidak tersusun sebagai mana mestinya. Hal ini mengakibatkan semakin banyak batas butiran (butiran- butiran kristal lebih kecil), menyebabkan logam lebih keras.Untuk mengimbangi hal ini, karena batas butiran merupakan suatu daerah dimana atom-atom tidak berkaitan dengan baik satu sama lain, logam cenderung retak pada batas butiran. Kenaikan jumlah batas butiran tidak hanya membuat logam menjadi semakin kuat, tetapi juga membuat logam menjadi rapuh.

f.       Pengontrolan ukuran butiran kristalJika kamu memiliki bagian logam yang murni, kamu dapat mengontrol ukuran butiran kristal melalui perlakuan panas atau melalui pengerjaan logam.Pemanasan logam cenderung untuk mengocok atom- atom logam menjadi susunan yang lebih rapi – penurunan jumlah batas butiran, dan juga membuat logam lebih lunak. Pembantingan logam ketika logam tersebut mendingin cenderung untuk memhasilkan butirn yang kecil. Pendinginan membuat logam menjadi keras. Untuk memperbaiki kinerja ini, kamu dapat memanaskannya lagi.Kamu juga dapat memutuskan susunan yang atom teratur melalui penyisipan atom yang memiliki ukuran sedikit berbeda pada struktur logam. Alloy seperti kuningan (campuran tembaga dan seng) lebih keras dibandingkan logam asalnya karena ketidakteraturan struktur membantu pencegahan barisan atom tergelincir satu sama lain.

 Contoh Logam         Baja

 

         Aluminium    

         Tembaga 

         Kuningan 

         Timah

  

         Perunggu

         Perak

KERAMIK

 Jenis/ tipe IkatanIkatan atom pada keramik umumnya ikatan ion, walaupun ada sebagian mempunyai kovalen.Ciri-ciri ikatan ion (elektrovalen) :

         Terjadi jika atom unsur yang memiliki energi ionisasi kecil/rendah melepaskan elektron valensinya (membentuk kation) dan atom unsur lain yang mempunyaiafinitas elektron besar/tinggi menangkap/menerima elektron tersebut (membentuk anion).

         Kedua ion tersebut kemudian saling berikatan dengan gaya elektrostatis(sesuai hukum Coulomb).

         Unsur yang cenderung melepaskan elektron adalah unsur logam sedangkan unsur yang cenderung menerima elektron adalah unsur non logam. Contoh: Ikatan antara 11Na dengan 17ClKonfigurasi elektronnya : 11Na = 2, 8, 117Cl = 2, 8, 7

o   Atom Na melepaskan 1 elektron valensinya sehingga konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia.

o   Atom Cl menerima 1 elektron pada kulit terluarnya sehingga konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia.   (2,8,1)              (2,8)

(2,8,7)  (2,8,8)

o   Antara ion Na+ dengan Cl- terjadi gaya tarik-menarik elektrostatis sehingga terbentuk senyawa ion NaCl.

 Struktur KristalStruktur kristal keramik dipengaruhi oleh karakteristik ion-ionnya seperti: besar muatan listrik pada setiap ion, dan besar relatif antara ion (lihat gambar di bawah).Kristal keramik akan stabil jika anion yang mengelilingi kation jika semuanya bersinggungan dengan kation.

Bilangan koordinasi:

Jumlah anion tetangga yang paling dekat dengan kation dan bisa dihubungkan dengan perbandingan jari-jari kation dan anion.

Bilangan koordinasi = (rc/ra)rc = jari-jari kationra = jari-jari anion

Tabel 1 memperlihatkan macam-macam bilangan koordinasi

Tabel 2 memperlihatkan jari-jari ion untuk beberapa kation dan anion.1.      Struktur Kristal tipe AX

A= kationX= AnionDibagi atas kelompok-kelompok berikut :

a.       Stuktur Roct-SaltContoh: NaClBilangan koordinasi untuk kation dan anion +6Senyawa lain: MgO, MnS, LiF, dan FeOStruktur: FCC

b.      Struktur Cesium-chloridaContoh: CsClBilangan koordinasi: 8Anion terletak di tengah-tengah kubus

c.       Struktur Zinc-BlendeBilangan koordinasi: 4Contoh: ZnS, ZnTe, SiCUmumnya ikatan atom: kovalen.

2.      Struktur Kristal tipe AmXpMuatan antara anion dan kation tidak sama A dan atau p ≠1.Misal: tipe AX2 yaitu CaF2, UO2, PuO2

3.      Struktur Kristal AmBnXpAdalah mungkin bagi keramik untuk memiliki lebih dari satu kation.A,B= KationX= AnionContoh: BaTiO3  (Barium Titanat)

                        Kation: Ba2+, Ti4+

                                 Anion: O2-

Struktur kristal: Perovskite

 Metode SintesisBerikut sintesis keramik ubahan gradual Al2TiO5/ Al2O3 dengan aditif MgO untuk aplikasi suhu tinggi.

Komposit keramik berbasis aluminium titanat (Al2TiO5, AT) berpotensi sebagai bahan yang

memiliki ketahanan sifat fisik mekanik pada suhu tinggi karena koefisien muai panjangnya

yang mendekati nol (≈ 0.4x 10-6°C-1) dan titik lelehnya yang relatif tinggi (>2000°C). Potensi

ini semakin meningkat bila komposit dapat disintesis dalam bentuk bahan ubahan gradual

(functionallygraded material, FGM), karena kegradualan komposisi  menurut  kedalaman 

dapat  membantu  meredam perambatan  retak. Masalah utama dalam sintesis kerarnik AT

ialah terurainya bahan ini menjadi alumina (Al2O3) dan rutile (TiO2). Penelitian sebelumnya

menunjukkan bahwa dekomposisi AT ini dapat dicegah, salah satunya, dengan

menambahkan magnesia (MgO). Namun, masalah lain muncul pada sintesis FGM berbasis

AT, karena penambahan MgO yang tidak optimum dapat menghasilkan keramik AT yang

sifat fisiknya jauh dari yang diharapkan. Tujuan penelitian ini ialah mensintesis FGM T/A

dengan tambahan MgO sebagai penstabil AT dalam jumlah optimum. Penelitian ini juga

dimaksudkan untuk menemukan metode yang tepat untuk meningkatkan kandungan AT di

dalam FGM.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi serbuk-serbuk alumina dan magnesia

serta cairan yang mengandung TiCl3. Prakerarnik alumina dan alumina-magnesia dibuat

dengan mengepres serbuk alumina, diikuti dengan prasinter pada suhu 900-1000°C selama

1 jam. Metode sintesis yang digunakan ialah infiltrasi prakerarnik alumina dengan cairan

yang mengandung TiCl3. Untuk studi kinetika infiltrasi, teknik yang digunakan ialah infiltrasi

total, sedangkan untuk pembuatan komposit berbasis AT digunakan teknik infiltrasi parsial.

Metode lain yang digunakan termasuk infiltrasi yang diragamkan dengan waktu, infiltrasi

berulang, dan infiltrasi dalam vakum. Metode pencirian bahan meliputi pemakaian sedigraf

untuk ukuran butir, difraksi sinar-x untuk identifikasi fase dan analisis komposisi, alat

analisis termal diferensial/TG untuk identifikasi perubahan fase karena perilaku suhu, dan

mikroskopi elektron payar untuk mengamati mikrostruktur. Tungku suhu tinggi digunakan

untuk (1) prasinter, pembuatan prakeramik, (2) studi kinetika infiltrasi, (3) sinter, dan (4)

studi dekomposisi. Komposisi dianalisis dengan metode Rietveld atau nisbah intensitas

terpadu (aproksimasi).

Studi kinetika infiltrasi dengan prakeramik alumina menunjukkan bahwa kenaikan massa

presipitasi (prekursor) meningkat dengan waktu infiltrasi, infiltrasi ulang, maupun infiltrasi

dalam vakum. Namun, kenaikan berarti hanya ditunjukkan oleh infiltrasi ulang, yaitu hingga

4 kali. Infiltrasi dalam vakum membantu mengurangi ketajaman penurunan konsentrasi

prekursor menurut kedalaman. Dari kajian ini selanjutnya digunakan infiltrasi ulang hingga

10 kali dalam sintesis FGM MgO-AT/A.

Pada penelitian lanjutan, prakeramik alumina-magnesia (0, 2, dan 5% bobot) diinfiltrasi

parsial dan berulang hingga 10 kali. Kenaikan massa prekursor meningkat secara linear

dengan pengulangan hingga 8 kali. Kajian komposisi pada FGM MgO-AT/A yang telah

disinter pada suhu 1450°C selama 3 jam menunjukkan bahwa kandungan ATdi permukaan

keramik dapat mencapai 70-80% (bobot), dibandingkan dengan 44% pada FGM AT/A-

zirkonia yang diinfiltrasi 24 jam 1 kali sebagai pembanding. Studi komposisi menurut

kedalaman menunjukkan bahwa ketajaman penurunan konsentrasi AT juga menurun

menurut kedalaman, dengan kata lain, konsentrasi AT menurun secara gradual.

Dekomposisi FGM MgO-AT/A dikaji dengan cara anil pada suhu 800-1000°C selama 0-200

jam. Hasilnya menunjukkan bahwa AT terdekomposisi lengkap menjadi alumina dan rutile

pada suhu di atas 900°C dan waktu anil >80 jam. Sebaliknya, terbukti bahwa MgO (melalui

terbentuknya spinel MgAl2O4) berperan cukup efektif dalam mencegah dekomposisi AT

pada keadaan itu. Dari kajian ini disarankan penerapan suhu operasi FGM AT/A dengan

aditif MgO tidak lebih dari 900°C. Meskipun MgO dapat menghambat dekomposisi AT, pada

suhu di atas 900°C dengan waktu anil >80 jam perlahan-lahan AT akan terdekomposisi.

Kajian mikrostruktur mengindikasikan sifat fisik mekanik FGM MgO-AT/A lebih baik

daripada keramik AT murni. Rendahnya konsentrasi spinel (<5%) yang dapat menghambat

dekomposisi AT diperkirakan tidak banyak mempengaruhi koefisien muai panjang FGM.

Dengan kombinasi koefisien muai rendah dan sifat fisik mekanik yang baik, FGM MgO-

AT/A diharapkan memiliki kinerja lebih baik daripada FGM AT/A. Sifat Fisis

Sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh, hal ini dapat kita lihat pada keramik jenis tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya, coba jatuhkan piring yang terbuat dari keramik bandingkan dengan piring dari logam, pasti keramik mudah pecah, walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis keramik hasil sintering, dan campuran sintering antara keramik dengan logam. sifat lainya adalah tahan suhu tinggi, sebagai contoh keramik tradisional yang terdiri dari clay, flint dan feldfar tahan sampai dengan suhu 1200 C, keramik engineering seperti keramik oksida mampu tahan sampai dengan suhu 2000 C. kekuatan tekan tinggi, sifat ini merupakan salah satu faktor yang membuat penelitian tentang keramik terus berkembang.

Retak yang terjadi pada keramik adalah melewati butir (trans granular) dan pada bidang yang kerapatan atomnya paling tinggi.

      Modulus patah dan modulus elastisitas beberapa keramik bisa dilihat pada tabel di bawah ini.      Kurva tegangan-regangan juga dapat dilihat pada gambar di bawah ini, terlihat pada gambar

bahwa hubungan tegangan-regangan adalah linier.      Deformasi plastis

Walaupun keramik pada temperatur ruang akan patah sebelum terjadinya deformasi, penelitian yang mendalam melihat masih adanya mekanisme deformasi plastis. Deformasi plastis berbeda antara kristal dan non-kristal.

o   Keramik kristal → deformasi plastis terjadi karena gerakan dislokasi seperti halnya logam.o   Keramik non-kristal → deformasi plastis terjadi karena aliran viskos sama halnya apabila cairan

berdeformasi.      Pengaruh porositas/ ronggao   Mengurangi sifat elastis dan kekuatan.o   Mengurangi kekuatan patah (modulus patah)

      KekerasanKekerasan adalah salah satu keunggulan keramik, tabel di bawah memperlihatkan kekerasan knoop dari keramik.

      CreepKeramik dapat mengalami creep pada suhu tinggi, seperti halnya logam.

 Contoh Keramik      Keramik Silikat

Silikat adalah senyawa silikon dengan oksigen. Banyak terdapat di muka bumi.Unit dasar silikat adalah: SiO4

4-

              a.    Silika

Adalah bahan silikat yang paling sedehana.Rumus: SiO

3 bentuk kristal polymorphic silika: quarts,cristobalite, dan tridymite. Silika bisa di buat sebagai bahan padat non-kristal atau gelas yang susunan atomnya acak.Kristal silika mempunyai kerapatan yang rendah, contohnya pada temperatur ruang kuarsa mempunyai kerapatan 2,65 g/cm3. Kekuatan ikatan atom Si-O dicerminkan dengan temperatur leleh yang tinggi 1710 oC.

b.   Gelas SilikaSilika bisa dibuat dalam bentuk padatan non kristal atau gelas yang mempunyai derajat keacakan atom yang tinggi. Gelas anorganik yang biasa digunakan pada kontainer, jendela, dan sebagainya adalah gelas silika yang ditambah dengan oksida lain seperti CaO dan Na2O. Berikut penggambaran skematik gelas sodium-silikat.

c.    SilikatSilikat yang mempunyai struktur yang paling sederhana diantaranya tedrahedra terisolasi. Contohnya, forsterite (Mg2SiO4) yang mempunyai ekivalen dua ion Mg2+ berikatan dengan setiap tetrahedron sedekimian sehingga setiap ion Mg2+ mempunyai enam oksigen yang paling dekat.

Contoh lain senyawa silikat: Ca2MgSi2O7, Al2(Si2O5)(OH)4,Mg(Si2O5)2(OH)2, dan lain-lain.

      KarbonKarbon adalah unsur yang berada dalam bentuk berbagai polimorpik, dan keadaan amorfus. Kelompok material ini sebenarnya tidak termasuk ke salah satu kelompok logam, keramik, ataupun polimer. Namun kita membicarakannya disini karena grafit, salah satu bentuk polimorpik, kadang-kadang digolongkan ke keramik dan struktur kristal intan, bentuk polimorpik lainnya, sejenis dengan struktur zinc blende.

a.       Intan

            Intan adalah polimorpik karbon meta stabil pada temperatur ruang dan tekanan atmosfir. Struktur kristalnya adalah sejenis dengan zinc blendedimana karbon menempati semua posisi (kedua posisi Zn dan S), seperti yang ditunjukkan gambar diatas. Ikatannya adalah kovalen. Struktur ini disebut struktur kristal kubus intan.Intan mempunyai sifat sangat keras dan konduktivitas listrik yang rendah, sifat ini oleh struktur kristalnya dan ikatan kovalen atomnya yang kuat. Intan mempunyai termal yang tinggi diantara material non-logam, optik transparan pada daerah cahaya tampak dan infra merah. Di industri, intan digunakan untuk menggerinda atau memotong benda yang lebih lunak.Intan berbentuk lapisan tipis banyak dikembangkan dan diantaranya digunakan sebagai pelapis pada permukaan gurdi/bor, die (cetakan), bantalan, pisau dan tool-tool lainnya. Lapisan intan juga digunakan padaspeaker tweeter dan mikrometer presisi tinggi.

b.      GrafitStruktur kristal grafit ditunjukkan oleh gambar 17. Struktur kristal grafit berbeda dengan intan dan juga lebih stabil pada temperatur dan tekanan ambien.

Sifat-sifat grafit yang disukai adalah : kekuatan tinggi, kestabilan kimia pada temperatur tinggi, konduktivitas termal tinggi, koefisien ekspansi termal rendah dan mempunyai tahanan kejut tinggi, absorpsi gas tinggi, kemampuan pemesinan baik. Grafit umumnya digunakan untuk elemen pemanas pada dapur listrik, elektroda las, cetakan untuk pengecoran paduan logam dan keramik, nosel roket, kontak listrik, sikat dan tahanan, elektroda pada baterai, dan piranti pemurnian udara.

           

POLIMER

  Jenis/ Tipe Ikatan

Ikatan-ikatan dalam polimer dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu ikatan primer dan ikatan sekunder. Ikatan primer dari suatu polimer adalah ikatan kovalen, yaitu ikatan antar atom dengan cara memakai elektron secara bersama-sama, sebagaimana diilustrasikan dalam gambar. Ikatan-ikatan sekunder yang penting di dalam polimer misalnya adalah ikatan Van der Waals, ikata Hidrogen, dan ikatan Ionik. Ikatan primer kovalen termasuk ikatan antar atom yang sangat kuat, jauh lebih kuat jika dibandingkan dengan ikatan-ikatan sekunder, 10 hingga 100 kalinya. Kekuatan ikatan primer ganda antar atom karbon di dalam ethylene (C=C), misalnya besarnya adalah 721 kJ/(g.mol), sedangkan ikatan antar atom karbon dan hidrogen (C-H) adalah 436 kJ/(g.mol).Ciri-ciri ikatan kovalen:

a.    Adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersamaoleh 2 atom yang berikatan.

b.    Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam).

c.    Ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion.

d.   Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan caramempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama.

e.    Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron).

Berikut gambar ikatan primer kovalen di dalam molekul Ethylene C2H4

 Struktur Polimer      Molekul-Molekul Polimer

Molekul-molekul polimer  berukuran raksasa jika dibandingkan dengan molekul hidrokarbon, karena ukurannya yang bebar, maka sering disebut sebagai makromolekul. Dalam setiap molekul, atom terikat bersama oleh kovalen interatomikobligasi. Bagi kebanyakan polimer, molekul ini dalam bentuk panjang dan fleksibelrantai, tulang punggung yang merupakan string atom karbon, berkali-kali setiap karbon atom tunggal obligasi untuk dua atom karbon bersebelahan di kedua sisinya, diwakili skematis dalam dua dimensi sebagai berikut:

Masing-masing dari dua elektron valensi yang tersisa untuk setiap atom karbon mungkin terlibat di sisi-ikatan dengan atom atau radikal yang diposisikan berdekatan dengan rantai. Tentu saja, baik rantai dan ikatan ganda sisi juga mungkin

Molekul panjang terdiri dari entitas struktural disebut unit mer, yangadalah berturut-turut diulang di sepanjang rantai. Mer berasal dari kata Yunanimeros, yang berarti sebagian; istilah polimer yang diciptakan untuk berarti mer banyak. Kami kadang-kadang menggunakan istilah monomer, yang mengacu pada sebuah molekul yang stabil dari mana polimer ini disintesis.

      Sifat Kimia dari Molekul PolimerEthylene hidrokarbon (C2H4), pada tekanan dan suhu kamar memiliki struktur molekul

sebagai berikut:Jika gas etilena dikenakan katalis untuk kondisi yang sesuai suhu

dan tekanan, akan mengubah polyethylene (PE), yang merupakan polimer material padat. Proses ini dimulai ketika seorang mer aktif dibentuk oleh reaksi antara inisiator atau spesies katalis (R) dan unit mer etilen, sebagai berikut

Rantai polimer kemudian membentuk dengan penambahan berurutan monomer polietilena unit pusat ini inisiator-mer aktif. Situs yang aktif, atau elektron tidak berpasangan (dinotasikan dengan), ditransfer ke setiap monomer berturut akhir seperti yang terkait dengan rantai. Hal ini dapat diwakili skematis sebagai berikut:

Hasil nal, setelah penambahan unit monomer etilena banyak, adalah polietilen yang molekul, sebagian yang ditunjukkan dalam Gambar (4.1a) . Representasi ini tidak sepenuhnya benar bahwa sudut antara atom karbon tunggal berikat adalah tidak 180 seperti yang ditunjukkan, tetapi lebih dekat dengan 109. Yang lebih akurat tiga dimensi. Model adalah satu di mana atom-atom karbon membentuk pola zigzag Gambar (4.1b) yang CUC obligasi yang panjang 0,154 nm. Dalam diskusi ini, penggambaran molekul polimersering Simpli ed menggunakan model rantai linier.

Jika semua atom hidrogen di polietilen diganti oleh uorine, yang dihasilkanpolimer politetrafluoroetilena (PTFE), mer dan struktur rantai uoroethylene Polytetra  milik keluarga polimer disebut uorocarbons.

Polivinil klorida (PVC), lain polimer yang umum, memiliki struktur yang merupakan sedikit varian bahwa untuk polietilen, di mana setiap hidrogen  diganti dengan atom Cl. Selanjutnya, substitusi dari kelompok metil CH3.untuk setiap atom Cl dalam polypropylene hasil PVC (PP). Polivinil klorida dan polypropylene struktur rantai juga diwakili dalam Gambar 4.2. Tabel 4.3 daftar mer struktur untuk beberapa polimer yang lebih umum, yang mungkin dicatat, beberapa mereka, misalnya, nilon, poliester, dan polycarbonate, relatif kompleks. struktur Mer untuk sejumlah besar polimer relatif umum diberikan dalamLampiran D.

        Ketika semua unit berulang sepanjang rantai adalah dari jenis yang sama, yang dihasilkan polimer disebut homopolimer sebuah. Tidak ada pembatasan dalam sintesis polimer yang terbentuknya senyawa selain Homopolimer, dan, pada kenyataannya, rantai dapat terdiri dari dua atau lebih unit mer yang berbeda, dalam apa yang disebut kopolimer.

Monomer dibahas sejauh ini memiliki ikatan aktif yang dapat bereaksi terhadap kovalen ikatan dengan monomer lain, seperti ditunjukkan di atas untuk ethylene; seperti monomer disebut bifunctional, yaitu, mungkin ikatan dengan dua unit lainnya dalam membentuk dua dimensi struktur molekul chainlike. Namun, monomer lain, sepertifenol-formaldehida (Tabel 4.3), adalah trifunctional, mereka memiliki tiga obligasi yang aktif, dari mana hasil jaringan tiga-dimensi struktur molekul.

      Bobot MelekulBobot melekul yang besar dapat ditemukan pada polimer dengan rantai yang sangat

panjang. Selama proses polimerisasi dimana ini makromolekul besar disintesis dari molekul yang lebih kecil, tidak semua rantai polimer akan tumbuh sama panjang, hal ini menghasilkan distribusi panjang rantai atau berat molekul. Biasanya, berat molekul rata-rata yang ditentukan, yang dapat ditentukan oleh pengukuran berbagai sifat fisik seperti viskositas dan tekanan osmotik.

                       Ada beberapa cara menentukan berat molekul rata-rata.

Mn berat molekul diperoleh dengan membagi rantai menjadi serangkaian ukuran rentang dan kemudian menentukan jumlah fraksi rantai dalam setiap berbagai ukuran (Gambar 4.3a). Ini berat molekul rata-rata jumlah dinyatakan sebagaimana Mi merupakan rata-rata (tengah) berat molekul i berbagai ukuran, dan xifraksi dari jumlah rantai dalam berbagai ukuran yang sesuai.

Sebuah Mw berat rata-rata berat molekul didasarkan pada fraksi beratmolekul dalam rentang berbagai ukuran (Gambar 4.3b). Hal ini dihitung menurutdimana, sekali lagi, Mi adalah berat molekul rata-rata dalam rentang ukuran, sedangkan wi menunjukkan fraksi berat molekul dalam interval ukuran yang sama. Perhitungan baik jumlah rata-rata dan berat molekul rata-rata berat badan dilakukan di Contoh Soal 4.1. Sebuah distribusi berat molekul khas bersama dengan ini rata-rata berat molekul ditunjukkan pada Gambar 4.4.

Sebuah cara alternatif untuk mengungkapkan ukuran rata-rata rantai polimer adalah sebagai derajat n polimerisasi, yang merupakan rata-rata jumlah unit mer dalam rantai.Kedua (nw) nomor-rata (nn) dan berat rata-rata derajat polimerisasi adalahmungkin, sebagai berikut:mana Mn dan Mw adalah jumlah rata-rata dan berat molekul berat rata-rataseperti dijelaskan di atas, sedangkan m adalah berat molekul mer. Untuk kopolimer sebuah (yang memilikidua atau lebih unit mer yang berbeda), m adalah ditentukan dariDalam ungkapan ini, fj dan mj adalah, masing-masing, fraksi rantai dan molekulberat mer j.

Berat molekul rata-rata

      Bentuk MolekulTidak beralasan untuk menganggap bahwa molekul rantai polimer secara ketat lurus,

dalam arti bahwa pengaturan zigzag dari atom backbone (Gambar 4.1b) diabaikan. obligasi rantai tunggal mampu rotasi dan lentur dalam tiga dimensi. Pertimbangkan rantai atom dalam Gambar 4.5a, sebuah atom karbon ketiga dapat tidak benar pada setiap titik pada kerucut revolusi dan masih subtend tentang sudut 109 dengan ikatan antara dua atom lain. Sebuah hasil rantai lurus segmen pada saat rantai atom berturut diposisikan seperti pada Gambar 4.5b. Di sisi lain, rantaimembungkuk dan memutar yang mungkin ketika ada rotasi atom rantai keposisi lain, seperti digambarkan dalam 4.5c.2 Gambar Dengan demikian, rantai molekul tunggal yang terdiri rantai atom banyak mungkin menganggap bentuk mirip dengan yang diwakili skematis pada Gambar 4.6, memiliki banyak tikungan, liku, dan kinks.3 juga ditunjukkan dalam angka adalah jarak end-to-end dari rantai polimer r, jarak ini jauh lebih kecil dari total rantai panjang.                        

Polimer terdiri dari sejumlah besar rantai molekul, yang masing-masing tikungan, coil, dan kink dengan cara Gambar 4.6. Hal ini menyebabkan luas terjalin dan belitan rantai molekul tetangga, situasi yang sama dengan yang dari pancing yang telah mengalami reaksi dari reel memancing. Ini koil acak dan keterlibatan molekul bertanggung jawab untuk sejumlah karakteristik penting polimer, untuk menyertakan ekstensi elastis besar yang ditampilkan oleh bahan karet.

Beberapa sifat mekanik dan termal polimer adalah fungsi dari kemampuan segmen rantai mengalami rotasi dalam menanggapi diterapkan tegangan atau termal getaran. Rotational fleksibilitas tergantung pada struktur dan mer kimia. Sebagai contoh, wilayah segmen rantai yang memiliki ikatan rangkap (CUC) adalah rotationally kaku. Selain itu, pengenalan kelompok sisi besar atau besar atom membatasi gerakan rotasi. Misalnya molekul polistiren, yang memiliki sisi kelompok fenil (Tabel 4.3), lebih tahan terhadap gerak rotasi dari adalah rantai polietilen.

      Struktur MolekulKarakteristik fisik polimer bergantung tidak hanya pada berat molekul

dan bentuk, tetapi juga pada perbedaan struktur rantai molekul. teknik sintesis polimer Modern izin kontrol besar atas berbagai strukturkemungkinan. Bagian ini membahas beberapa struktur molekul termasuk linear,bercabang, silang, dan jaringan, di samping konfigurasi berbagai isomerik.

Polimer LinierPolimer linier yang di mana unit mer bergabung bersama ujung ke ujungdalam rantai tunggal. Ini rantai panjang fleksibel dan dapat dianggap sebagai massa spaghetti,

seperti yang diwakili skematik pada Gambar 4.7a, di mana masing masing lingkaran merupakan unit mer. Untuk polimer linier, mungkin ada yang luas van der Waals dan hidrogen ikatan antara rantai. Beberapa polimer umum yang formulir dengan linear struktur polietilen, polivinil klorida, plastik, metakrilat polimetil, nilon, dan fluorocarbons.Polimer BercabangPolimer dapat disintesis di mana sisi-cabang rantai yang terhubung ke utamayang, seperti ditunjukkan secara skematik pada Gambar 4.7b; ini pantas disebut bercabang polimer. Cabang, dianggap sebagai bagian dari molekul utama-rantai, hasil dari reaksi samping yang terjadi selama sintesis polimer. Rantai efisiensi pengepakan berkurang dengan pembentukan cabang sisi, yang menghasilkan suatu penurunan kepadatan polimer. Mereka polimer yang membentuk struktur linear mungkin juga bercabang.Polimer SilangDalam polimer crosslinked, rantai linier berdekatan bergabung satu sama lain di berbagai posisi oleh ikatan kovalen, yang direpresentasikan pada Gambar 4.7c. Proses silang dicapai baik selama sintesa atau reaksi kimia nonreversibleyang biasanya dilakukan pada suhu tinggi. Seringkali, silang inidicapai oleh atom aditif atau molekul yang kovalen terikat padarantai. Banyak dari bahan karet elastis silang, dalam karet, ini disebutvulkanisasi.Polimer JaringanUnit mer Trifunctional, memiliki tiga ikatan kovalen aktif, bentuk tiga dimensijaringan (Gambar 4.7d) dan disebut polimer jaringan. Sebenarnya, polimer yangsangat silang dapat diklasifikasikan sebagai polimer jaringan. Bahan-bahan ini memiliki khas mekanik dan sifat termal, sedangkan epoxies dan fenol formaldehida milik grup ini. Harus menunjukkan bahwa polimer biasanya tidak hanya satu khas tipe struktural. Sebagai contoh, sebagian besar polimer linier mungkin memiliki beberapa terbatas dan penghubung silang.

      Konfigurasi MolekulDengan cara ringkasan dari bagian sebelumnya, molekul polimer dapat dicirikan

dalam hal ukuran, bentuk, dan struktur. Ukuran molekul ditentukan dalam hal berat molekul (atau derajat polimerisasi). bentuk molekuler berkaitan denganderajat memutar rantai, melingkar, dan bending. struktur molekuler tergantung pada cara di mana unit struktural bergabung bersama-sama. Linear, bercabang, silang, dan struktur jaringan memungkinkan, di samping konfigurasi beberapa isomerik (Isotaktik, sindiotaktik, ataktik, cis, dan trans). Karakteristik molekul inidisajikan dalam bagan taksonomi, Gambar 4.8. Perlu dicatat bahwa beberapaelemen struktur tidak saling eksklusif satu sama lain, dan, pada kenyataannya,mungkin diperlukan untuk menentukan struktur molekul dalam hal lebih dari satu. Untuk contoh, polimer linier mungkin juga isotaktik.

      Klasifikasi polimer

Thermoplastik dan Thermoset PolimerRespon polimer untuk kekuatan mekanis pada temperatur tinggi terkait

untuk struktur yang dominan molekul. Dan, pada kenyataannya, satu klasifikasi skema untuk materi-materi ini sesuai dengan perilaku dengan meningkatnya suhu. Thermoplastik (atau polimer termoplastik) dan termoset (atau thermoset polimer) adalah dua subdivisi. Thermoplasts melunak bila dipanaskan (dan akhirnya mencairkan) dan mengeras jika didinginkan-proses yang benar-benar reversibel dan dapat diulang. Pada tingkat molekuler, karena suhu dinaikkan, kekuatan ikatan sekunder berkurang (Dengan gerakan molekul meningkat) sehingga pergerakan relatif berdekatan rantai difasilitasi ketika stres ini diterapkan. Ireversibel degradasi terjadi ketika suhu dari polimer termoplastik cair dinaikkan ke titik di mana getaran molekul menjadi kekerasan cukup untuk memecahkan ikatan kovalen primer. Selain itu, thermoplasts relatif lunak. Kebanyakan linier polimer dan mereka yang memilikibeberapa struktur bercabang dengan rantai exible adalah termoplastik. Bahan-bahan ini biasanya dibuat oleh aplikasi simultan panas dan tekanan.

Polimer Thermoset menjadi permanen keras ketika panas diterapkan dan tidak melunakkan pada pemanasan berikutnya. Selama perlakuan panas awal, kovalen crosslinks terbentuk antara rantai molekul yang berdekatan, obligasi tersebut jangkar rantai bersama-sama untuk melawan gerakan rantai getaran dan rotasi pada suhu tinggi. Silang biasanya luas, dalam 10 sampai 50% dari unit rantai mer adalah silang. Hanya pemanasan pada suhu yang berlebihan akan menyebabkan pemutusan obligasi ini crossling dan degradasi polimer. Termoset polimer umumnya lebih keras dan lebih kuat daripada termoplastik, dan memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik. Sebagian besar polimer crosslinked dan jaringan, yang meliputi karet divulkanisir, epoxies, dan fenolik dan beberapa resin poliester, adalah thermoset.Elastomer

  Material yang mampu memanjang secara elastis ketika dikenakan teganganmekanis yang relatif

rendah.  Lebih umum dikenal sebagai karet (rubber).

  Beberapa elastomer dapat diregangkan hingga 10 kali lipat dan masih mampu kembali sempurna

ke ukuran asal.  Meskipun perilakunya cukup berbeda dengan termoset, namun elastomer memiliki struktur yang

lebih mirip dengan termoset, dibandingkan dengan termoplastik.  Contoh:

•            Karet alam: vulcanized natural rubber.•           Karet sintetis: Styrene-Butadiene (SBR), Nitrile butadiene rubber (NBR), Silicone rubber.

            Kopolimer

Kopolimer adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yang berlainan. Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer yang terbentuk dari monomer pertama dan monomer ke dua.

Jenis kopolimer :1.         Kopolimer blok

Kopolimer blok mengandung blok dari satu monomer yang dihubungkan dengan blok monomer yang lain. Kopolimer blok biasanya terbentuk melalui proses polimerisasi ionik. Untuk polimer ini, dua sifat fisik yang khas yang dimiliki dua homopolimer tetap terjaga.

2.         Kopolimer graft (tempel/cangkok)Kopolimer graft biasanya dibuat dengan mengikatkan bersama dua polimer yang berbeda.

3.         Kopolimer bergantian (alternating)Kopolimer yang teratur yang mengandung sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer. Polimerisasi olefin yang terjadi lewat mekanisme jenis ionik dapat menghasilkan kopolimer jenis ini.

4.         Kopolimer AcakDalam kopolimer acak, tidak ada sequensial yang teratur. Kopolimer acak sering terbentuk jika jenis monomer olefin mengalami kopolimerisasi lewat proses jenis radikal bebas. Sifat kopolimer acak sungguh berbeda dari homopolimernya.

 Metode SintesaProses pembentukan rantai molekul raksasa polimer dari unit-unit molekul

terkecilnya (mer atau meros) melibatkan reaksi yang kompleks. Proses polimerisasi tersebut yang secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua jenis reaksi, yaitu: (1) polimerisasi adisi(Addition), dan (2) polimerisasi kondensasi (Condensation). Reaksi adisi, seperti yang terjadi pada proses pembentukan makro molekul polyethylene dari molekul-molekul ethylene, berlangsung secara cepat tanpa produk samping (by-product) sehingga sering disebut pula sebagai Pertumbuhan Rantai (Chain Growth). Sementara itu, polimerisasi kondensasi, seperti yang misalnya pada pembentukan bakelit dari dua buah mer berbeda, berlangsung tahap demi tahap (Step Growth) dengan menghasilkan produk samping, misalnya molekul air yang dikondensasikan keluar.

Proses Penting Pembentukan Polimer (Polimeriasasi)

Contoh polimerisasi dengan reaksi adisi adalah proses pembentukanPolyethylene (PE). Proses pembentukan polimer berlangsung dalam 3 tahap, yaitu: (1) inisiasi, (2) adisi atau pertumbuhan rantai, dan (3) terminasi. Untuk memulai proses polimerisasi ethylene, ditambahkan H2O2 sehingga terjadi pemutusan ikatan kovalen antar oksigen dalam molekul Hidrogen Peroksida dan kovalen antar karbon dalam molekul Ethylene. Polimerisasi dimulai dengan terbentuknya dua kelompok inisiator (OH) dan mer. Satu dari dua kelompok OH selanjutnya akan bergabung dengan mer ethylene mengawali terbentuknya rantai molekul polimer. Selanjutnya akan terjadi

pertumbuhan rantai yang berlangsung sangat cepat membentuk rantai molekul raksasa linear. Terminasi dari pertumbuhan rantai dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu (1) dengan bergabungnya OH ke ujung rantai molekul, dan (2) dua rantai molekul. Panjang dari rantai polimer dapat dikendalikan dengan cara mengendalikan jumlah inisiator. Secara, umum, jika jumlah inisiator yang diberikan sedikit, maka jumlah OH yang tersedia untuk menghentikan reaksi semakin sedikit pula. Yang perlu dicatat adalah bahwa di reaksi adisi ini tidak menghasilkan produk sampingan.

Proses Pembentukan PolyethyleneProses Pembentukan Bakelite

 Sifat Fisis  Densitas yang rendah, dibandingkan dengan logam dan keramik.  Rasio kekuatan terhadap berat (strength to weight) yang baik untuk beberapa jenis polimer.  Ketahanan korosi yang tinggi.  Konduktivitas listrik dan panas yang rendah.  Kekuatan yang relatif lebih rendah daripada logam dan keramik.  Kekakuan yang rendah.  Temperatur penggunaan terbatasi hanya beberapa ratus derajat C saja.  Perilaku viskoelastis, merupakan keterbatasan khusus dalam aplikasi struktur penanggung beban.  Beberapa jenis polimer mengalami degradasi ketika di-ekspos dalam cahaya matahari dan radiasi

lainnya.

 Contoh Polimer      Polietilena (plastik)

Polimer ini dibentuk dari reaksi adisi monomer-monomer etilena. Ada dua macam

polietilena, yaitu yang memiliki densitas (kerapatan) rendah dan polietilena yang memiliki

densitas tinggi. Perbedaan dari kedua polimer ini adalah cara pembuatannya dan agak

berbeda sifat fisikanya. Secara umum sifat polietilena adalah sebagai zat yang tidak

berbau, tidak berwarna dan tidak beracun. Untuk polietilen dengan densitas rendah

biasanya dipergunakan untuk lembaran tipis pembungkus makanan, kantung-kantung

plastik, jas hujan. Sedangkan untuk polietilen yang memiliki densitas tinggi, polimernya

lebih keras, namun masih mudah untuk dibentuk sehingga banyak dipakai sebagai alat

dapur misal ember, panci, juga untuk pelapis kawat dan kabel.      Teflon

Nama Teflon merupakan nama dagang, nama ilmiahnya adalah politetrafluoroetilena dan

disingkat dengan PTFE. Polimer dihasilkan dari proses polimerisasi adisi senyawa turunan

etilen yaitu tetrafluoroetilena (CF2 = CF2). Teflon sangat tahan terhadap bahan kimia,

panas dan sangat licin. Penggunaan teflon sebagai pelapis barang yang tahan panas

seperti tangki di pabrik kimia, pelapis panci dan kuali anti lengket di dapur serta pelapis

dasar seterika.      Polivinil klorida (PVC)

Polimer ini merupakan polimer yang dibentuk oleh monomer kloro etilen (CH2=CHCl).

Polimer ini memiliki sifat yang lebih kuat dibandingkan dengan etilen, tahan panas atau

tidak mudah terbakar. sifat inilah maka, polivinil klorida banyak dipergunakan untuk untuk

membuat pipa, selang keras, lapisan lantai, piringan hitam, dan lain-lain.      Bakelit

Polimer bakelit merupakan plastik termoseting, polimer ini dihasilkan dari suatu kopolimer kondensasi antara metanal dan fenol. Bakelit sudah banyak dibahas pada plastik termoseting. Polimer ini banyak digunakan untuk peralatan listrik, sebagai kotak isolator, dan dudukan lampu.

      Poliester

Poliester merupakan polimer yang disusun oleh monomer ester. Penggunaan dari polimer

ini adalah pengganti bahan pakaian yang berasal dari kapas. Yang dikenal adalah Dacron

dan tetoron nama dagang sebagai serat tekstil. Polimer ini juga dapat dikembangkan lagi

dan dipergunakan sebagai pita perekam magnetic dengan nama dagang mylar.      Karet sintetik

Keterbatasan sumber daya karet dan sifatnya yang perlu ditingkatkan maka diteliti dan

didapatkan karet sintetik. Karet sintetik merupakan kopolimer yang terbentuk dari dua

monomer yaitu stirena dan 1,3 butadiena disingkat dengan SBR. Rantai polimer senyawa

ini dapat berikatan membentuk ikatan silang dengan atom belerang (sulfide) melalui proses

vulkanisasi, sehingga karet sintetik memiliki sifat keras dan kuat. Cocok untuk ban mobil.