makalah komposit
DESCRIPTION
ini merupakan makalah mengenai komposit secara lebih lengkapTRANSCRIPT
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk menciptakan berbagai produk yang terdiri dari
gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya
penggunaan jerami pendek untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang
menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak
lapisan oksida besi yang berat dan liat.
Seiring dengan kemajuan zaman, untuk mengoptimalkan nilai efisiensi terhadap suatu produk
maka dimulailah suatu pengembangan terhadap material, dan para ahli mulai menyadari bahwa
material tunggal (homogen) memiliki keterbatasan baik dari sisi mengadopsi desain yang dibuat
maupun kondisi pasar. Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat
yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti logam besi, keramik, dan
bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan yang diperlukan untuk penggunaan dalam
bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidang-
bidang tersebut membutuhkan density yang rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang
baik dan hentaman yang baik.
Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik-matrik) dan suatu jenis
penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik.
Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fiber). Komposit merupakan teknologi rekayasa material
yang banyak dikembangkan dewasa ini karena material komposit mampu mengabungkan beberapa
sifat material yang berbeda karakteristiknya menjadi sifat yang baru dan sesuai dengan disain yang
direncanakan.
1.2 Rumusan Masalah
Untuk membatasi lingkup pembahasan, maka masalah di dalam makalah ini difokuskan
pada aspek-aspek berikut :
1. apa yang dimaksud dengan komposit ?
2. apa sajakah jenis-jenis dari komposit dan bagaimana pengklasifikasiannya ?
3. bagaimana aplikasi atau penerapan dari bahan komposit itu sendiri ?
1.3 Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini diantaranya adalah sebagai berikut :
1. untuk mengetahui tentang komposit secara umum,
2. untuk mengetahui jenis-jenis dan pengklasifikasian dari komposit, dan
2
3. untuk mengetahui aplikasi serta proses pembuatan komposit tersebut.
1.4 Sistematika
Sistematika penulisan makalah ini terdiri dari lima bab. Bab I adalah pendahuluan yang
berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, dan sistematika. Bab II adalah dasar teori.
Bab III adalah pembahasan terkait dengan penerapan atau aplikasi dari bahan komposit. Bab
IV adalah penutup yang berisi simpulan dan saran.
3
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Definisi Komposit
Komposit adalah kombinasi dari dua bahan atau lebih yang tersusun dengan fasa matrik
dan penguat yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat mekanik dan fisik masing-masing
material penyusun untuk menghasilkan material baru dengan sifat yang unik dibandingkan
sifat material dasar sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan antara masing-masing
material penyusun. Dengan adanya perbedaan sifat material penyusun dimana antar material
harus terjadi ikatan yang kuat, maka wetting agent perlu ditambahkan. Penyusun komposit
terdiri dari matrik (penyusun dengan fraksi volume terbesar), fiber sebagai penguat (penahan
beban utama), interfasa (pelekat antar dua penyusun) dan interface (permukaan fasa yang
berbatasan dengan fasa lain.[1]
Gambar 2.1 Ilustrasi Material Penyusun Komposit[1]
2.2 Material Penyusun Komposit
Matrik dan fiber adalah bahan pembentuk material komposit dimana fiber sangat
berperan dalam memberikan kekuatan dan kekakuan komposit. Namun aspek lain yang
menjadi sumber kekuatan komposit di dapat dari matrik yang memberikan ketahanan terhadap
temperatur tinggi, ketahanan terhadap tegangan geser, dan mampu mendistribusikan beban.[1]
a. Matrik
Pada material komposit matrik memberikan pengaruh yang lebih besar dalam
pengikatan material penyusun selain bertugas untuk mendistribusikan beban dan
memberikan perlindungan dari pengaruh lingkungan. Polyester dan vinyl ester resin
umumnya yang paling banyak digunakan sebagai bahan matrik dan biasanya
digunakan untuk pembuatan produk-produk komersial, industri, dan transportasi.
Namun bila produk yang dibutuhkan diharapkan untuk memiliki kekuatan yang lebih
tinggi maka bahan epoksi menjadi pilihan sebagai matrik. Meskipun epoksi sensitif
4
terhadap kelembaban, namun tetap masih lebih baik dibanding dengan polyester serta
tahan terhadap penyusutan. Dalam aplikasinya epoksi terbatas terhadap termperatur
hingga 120°C untuk pemakaian jangka panjang, bahkan pada kondisi tertentu
temperatur tertinggi hanya pada sekitar 80°C sampai 105°C. Untuk pemakaian pada
temperatur lebih tinggi sekitar 177°C sampai 230°C dapat menggunakan
bismaleimide resins (BMI) sebagai matrik.[1]
Gambar 2.2 Matriks Pada Komposit[2]
b. Fiber
Pada material Komposit Matrik Polimer (KMP), fungsi utama fiber penguat adalah
menaikkan kekuatan dan kekakuan komposit sehingga didapatkan material yang kuat
dan ringan. Beberapa jenis fiber yang umum digunakan adalah sebagai berikut.[1]
1. Fiber Glass
Sangat umum digunakan dalam industri karena bahan baku yang sangat banyak
tersedia. Komposisi fiber glass mengandung silica yang berguna memberikan
kekerasan, fleksibilitas, dan kekakuan. Proses pembentukan fiber glass melalui proses
fusion (melting) terhadap silica dengan campuran mineral oksida. Pada proses ini
diberikan pendingan yang sangat cepat untuk pembentukan kristalisasi yang
sempurna, proses ini biasa disebut dengan fiberization. Produk fiber glass dibedakan
dalam beberapa jenis berdasarkan propertis dan karakteristiknya.[1]
Gambar 2.3 Fiber Glass[3]
5
2. Karbon Fiber
Salah satu keunggulan karbon fiber adalah sangat unggul terhadap ketahanan
fatik, tidak rentan terhadap beban perpatahan dan mempunyai elastic recovery yang
baik. Pekembangan penggunaan karbon fiber tergolong sangat cepat untuk aplikasi
penerbangan, produk olahraga, dan berbagai kebutuhan industri. Sebagai bahan
anorganik, karbon fiber tida terpengaruh oleh kelembaban, atmosfir, pelarutan basa
dan weak acid pada temperatur kamar. Namun oksidasi menjadi permasalahan pada
fiber karbon pada suhu tinggi dimana impuritis dapat menjadi katalisator dan
menghambat proses oksidasi yang menyebabkan kemurnian fiber karbon tidak
tercapai.[1]
Gambar 2.4 Carbon Fiber[4]
3. Aramid Fiber
Aramid fiber memiliki kekuatan yang sangat tinggi dibandingkan dengan rasio
berat yang dimilikinya. Pada awalnya aramid fiber di produksi oleh E.I. Du Pont de
Nemours & Company, Inc. dengan merek Kevlar yang dipakai sebagai fiber penguat
dalam produksi ban dan plastik. Karena aramid fiber relatif flexible dan non-brittle
maka aramid fiber dapat diproses dengan berbagai metode seperti twisting, weaving,
knitting, carding, dan felting. Aramid Kevlar terdapat dalam tiga jenis, yaitu Kevlar
29 (high toughness), Kevlar 49 (high modulus), dan Kevlar 149 (ultrahigh modulus).
Menurut Charley Yan, Kevlar memiliki nilai rasio kekuatan dan berat sebesar lima
kali lebih kuat dari logam.[1]
6
Gambar 2.5 Aramid Fiber[5]
2.3 Klasifikasi Material Komposit
Komposit didefinisikan sebagai material yang terdiri dua atau lebih material penyusun
yang berbeda, umumnya matriks dan penguat (reinforcement). Matriks adalah bagian
komposit yang secara kontinyu melingkupi penguat dan berfungsi mengikat penguat yang
satu dengan yang lain serta meneruskan beban yang diterima oleh komposit ke penguat.
Sedangkan penguat adalah komponen yang dimasukkan ke dalam matriks yang berfungsi
sebagai penerima atau penahan beban utama yang dialami oleh komposit.[6]
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya,
yaitu sebagai berikut :
a. Fibrous composite, yaitu komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapis
dan berpenguat fiber. Kayu adalah komposit alam yang terdiri dari serat hemiselulosa
dalam matriks lignin. Fiber yang digunakan untuk menguatkan matriks dapat pendek,
panjang, atau kontinyu. Berdasarkan jenis seratnya, maka dibedakan menjadi :
Serat Kontinyu, dengan orientasi serat yang bermacam-macam antara lain arah serat
satu arah (unidireksional), dua arah (biaksial), tiga arah (triaksial).
Serat Diskontinyu, serat menyebar dengan acak sehingga sifat mekaniknya tidak
terlalu baik jika dibandingkan dengan serat kontinyu.
Gambar 2.6 Fibrous Composite[7]
7
b. Laminated composite, yaitu komposit yang berlapis-lapis, paling sedikit terdiri dari dua
lapis yang digabung menjadi satu, dimana setiap lapisan pembentuk memiliki
karakteristik sifat tersendiri. Terdiri dari berbagai arah serat. Plywood, yang terdiri dari
layer alternatif berupa kayu mengandung lem dengan layer serat kayu yang tegak lurus
layer terdekat.[7]
Gambar 2.7 Laminated Composite[7]
c. Particulate composite, yaitu komposit dengan penguat berupa partikel atau serbuk yang
tersebar pada semua luasan dan segala arah dari komposit.[6]
Gambar 2.8 Particulate Composite[7]
Campuran antara matriks dan partikel penguat yang ada pada sistem material komposit
partikel dapat dibagi kedalam beberapa jenis, yaitu sebagai berikut :
a. Nonmetallic In Nonmetallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit
partikel yang kedua atau lebih unsur pembentuknya (matriks dan penguat) tidak berupa
material logam, misalnya berupa ceramics matrix-glass particulate.
b. Metallic in Nonmetallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit
partikel yang memiliki matriks tidak berupa material logam, sementara partikel
penguatnya berupa material logam, misalnya aluminium powder dalam matriks
polyurethane atau polysulfide rubber.
c. Metallic In Metallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit partikel
yang baik matriks maupun partikel penguatnya berupa material logam, namun tidak
sama seperti model paduan logam (metal alloy), sebab penguat partikel logam tidak
melebur di dalam matriks logam.
8
d. Nonmetallic In Metallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit
partikel yang matriksnya berupa material logam, namun material penguatnya tidak
berupa material logam, melainkan dari jenis material nonlogam, misalnya ceramics
particulate dalam matriks stainless steel.
Gambar 2.9 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriks[10]
Berdasarkan matriksnya, komposit dibagi menjadi :
1. Metal matrix composites (MMC) yaitu komposit yang menggunakan matriks logam.
Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam.
Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti
adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace.
Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC :
1) Transfer tegangan dan regangan yang baik
2) Ketahanan terhadap temperatur tinggi
3) Tidak menyerap kelembapan
4) Tidak mudah terbakar
5) Kekuatan tekan dan geser yang baik
6) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik
Kekurangan MMC :
1) Biayanya mahal
2) Standarisasi material dan proses yang sedikit
Matrik pada MMC :
1) Mempunyai keuletan yang tinggi
2) Mempunyai titik lebur yang rendah
3) Mempunyai densitas yang rendah
Contoh : Almunium beserta paduannya, Titanium beserta paduannya, Magnesium
beserta paduannya.
9
Proses pembuatan MMC :
1) Powder metallurgy
2) Casting/liquid infiltration
3) Compocasting
4) Squeeze casting
Aplikasi MMC, yaitu sebagai berikut :
1) Komponen automotif (blok-silinder-mesin, pully, poros gardan)
2) Peralatan militer (sudu turbin, cakram, kompresor)
3) Aircraft (rak listrik pada pesawat terbang)
4) Peralatan Elektronik
2. Ceramic matrix composites (CMC) yaitu komposit yang menggunakan matriks
keramik. CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai
reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik.
Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid.
Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses
pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan
matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat).
Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah :
1) Gelas anorganic.
2) Keramik gelas
3) Alumina
4) Silikon Nitrida
Keuntungan dari CMC :
1) Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam
2) Sangat tangguh , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron
3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus
4) Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi
5) Tahan pada temperatur tinggi (creep)
6) Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi tinggi.
Kerugian dari CMC
1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar
2) Relatif mahal dan non-cot effective
3) Hanya untuk aplikasi tertentu
Aplikasi CMC, yaitu sebagai berikut :
10
1) Chemical processing = Filters, Membranes, Seals, Liners, Piping, Hangers
2) Power Generation = Combustorrs, Vanrs, Nozzles, Recuperators, Heat Exchanger
Tubes, Liner
3) Water Inineration = Furnace Part, Burners, Heat Pipes, Filters, Sensors
4) Kombinasi dalam rekayasa wisker SiC/alumina polikristalin untuk perkakas
potong
5) Serat grafit/gelas boron silikat untuk alas cermin laser
6) Grafit/keramik gelas untuk bantalan,perapat dan lem
7) SiC/litium aluminosilikat (LAS) untuk calon material mesin panas
3. Polymer matrix composites (PMC) yaitu komposit yang menggunakan matriks
polimer.
Komposit ini bersifat :
1) Biaya pembuatan lebih rendah
2) Dapat dibuat dengan produksi massal
3) Ketangguhan baik
4) Tahan simpan
5) Siklus pabrikasi dapat dipersingkat
6) Kemampuan mengikuti bentuk
7) Lebih ringan.
Keuntungan dari PMC :
1) Ringan
2) Specific stiffness tinggi
3) Specific strength tinggi
4) Anisotropy
Aplikasi PMC, yaitu sebagai berikut :
1) Matrik berbasis poliester dengan serat gelas
a) Alat-alat rumah tangga
b) Panel pintu kendaraan
c) Lemari perkantoran
d) Peralatan elektronika.
2) Matrik berbasis termoplastik dengan serat gelas = kotak air radiator
3) Matrik berbasis termoset dengan serat karbon
a) Rotor helikopter
b) Komponen ruang angkasa
11
c) Rantai pesawat terbang
Pada komposit dengan reinforced partikel, ukuran partikel, dan distribusinya sangat
menentukan kekuatan komposit tersebut. Karena distribusi partikel didalam matriks (fraksi
volume) dari dua fasa ini mempengaruhi sifat mekanik, sifat ini akan tinggi dengan
meningkatnya kandungan partikel dalam matriks. Persamaan yang menghubungkan antara
volume partikel (vp) dan volume matriks (v
m), maka :
vc = v
p + v
m ( 2.1 )
dimana,
Vp : fraksi volume partikel
Vc : fraksi volume komposit
Vm
: fraksi volume matriks, maka
VP
= vp / v
c ; V
m = v
m / v
c (2.2)
dan jika,
wc : berat komposit
wp : berat partikel
wm
: berat matriks, maka
wc = w
p + w
m (2.3)
dan jika,
Wp
: fraksi berat partikel
Wc : fraksi berat komposit
Wm
: fraksi berat matriks, maka
Wp
= wp
/ wc ; W
m = w
m / w
c (2.4)
Dengan menghitung densitas dari komposit, partikel, dan matriks, maka bisa diperoleh
konversi dari fraksi volume ke fraksi berat atau sebaliknya yaitu :
𝑾𝒑 = 𝑾𝒑
𝑾𝒄=
𝝆𝒑𝑽𝒑
𝝆𝒄𝑽𝒄=
𝝆𝒑𝑽𝒑
𝝆𝒄 (2.5)
𝑾𝒎 = 𝝆𝒎𝑽𝒎
𝝆𝒄 (2.6)
dan sebaliknya,
12
𝑽𝒑 = 𝝆𝒄𝑾𝒑
𝝆𝒑 (2.7)
𝑽𝒎 = 𝝆𝒄𝑾𝒎
𝝆𝒎 (2.8)
Sedangkan menghitung densitas komposit digunakan persamaan,
𝝆𝒄𝑽𝒄 = 𝝆𝒑𝑽𝒑 + 𝝆𝒎𝑽𝒎
𝝆𝒄 = 𝝆𝒑
𝑽𝒑
𝑽𝒄+ 𝝆𝒎
𝑽𝒎
𝑽𝒄
𝝆𝒄 = 𝝆𝒑𝑽𝒑 + 𝝆𝒎𝑽𝒎
dimana,
𝜌𝑐 : densitas komposit
𝜌𝑚 : densitas matriks
𝜌𝑝 : densitas partikel
2.4 Sifat-sifat Komposit
Sifat-sifat komposit yang biasa tampak pada bahan komposit, diantaranya adalah sebagai
berikut :
a. Kekerasan dapat didefinisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap deformasi dari
tekanan yang diberikan padanya. Kekerasan resin komposit hybrid adalah sekitar 20-
30 VHN.[8]
b. Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan yang diberikan
kepadanya tanpa terjadi kerusakan. Kekuatan masing-masing jenis komposit dapat
dilihat pada tabel di bawah ini.[8]
Tabel 2.1 Kekuatan Tiap Jenis Komposit[7]
Sifat
Bahan Komposit
Komposit
Tradisional
Komposit
Mikrofiller
Komposit
Hybrid
Kekuatan Kompresi 250 – 300 MPa 250 – 350 MPa 300 – 350 Mpa
Kekuatan Tarik 50 – 65 MPa 30 – 50 MPa 70 – 90 Mpa
Kekuatan Elastik 8 – 15 GPa 2 – 6 GPa 7 – 12 GPa
c. Kepadatan bahan resin komposit bergantung pada jenis resin komposit berdasarkan
bahan pengisinya. Kepadatan partikel bahan pengisi ini menentukan ketahanan
13
komposit terhadap fraktur. Semakin banyak jumlah partikel bahan pengisi maka
komposit tersebut semakin tahan terhadap fraktur.
d. Penyerapan air oleh resin komposit dapat didefinisikan sebagai jumlah air yang
diserap oleh suatu material komposit ketika direndam dalam air selama jangka waktu
tertentu. Jumlah air yang dapat diserap bergantung kepada jumlah matriks resin yang
terdapat pada komposit dan kualitas ikatan antara matriks resin dengan bahan pengisi.
Penyerapan air diukur dengan membandingkan antara berat air yang diserap oleh suatu
material dengan berat material dalam keadaan kering. Jumlah air yang dapat diserap
oleh resin komposit adalah sekitar 40-45 μm/mm3.
2.5 Fasa Matriks dan Fasa Penguat
Fasa matriks adalah fasa cair yang terdapat dalam suatu komposit dengan fasa penguat
tersebar di dalamnya. Pada umumnya komposisi matriks jauh lebih banyak dari pengisi
(Hariadi,2000), hal ini disebabkan karena bahan komposit dibuat untuk mengoptimalkan
sifat-sifat seperti mekanik, termal, kimia yang sulit menggunakan bahan tunggal. Fasa matriks
berfungsi sebagai pelekat dimana pengisi terbenam di dalamnya. Untuk memperoleh suatu
pelekatan yang baik antara fasa matriks dengan fasa penguat atau fasa tersebar dalam hal ini
bahan pengisi, pembasahan yang sempurna oleh fasa matriks perlu dilakukan supaya interaksi
yang baik antara fasa matriks dengan fasa penguat. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada
komposit yang diperkuat, agar dapat membentuk produk yang efektif, yaitu : komponen
pengisi/penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matriksnya dan
harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen pengisi/penguat dengan matriks.[9]
Secara umum fasa matriks haruslah berperan sebagai (Kennedy dan Kelly, 1966) :
a. Bahan yang mampu memindahkan beban yang dikenakan kepada fasa tersebar atau
fasa penguat yang berfungsi sebagai media alas beban.
b. Bahan yang dapat menjaga fasa penguat atau fasa tersebar dari kerusakan oleh faktor
lingkungan seperti kelembaban dan panas.
c. Pengikat yang memegang fasa penguat untuk menghasilkan antara muka fasa matriks
dan fasa penguat yang kuat.
Menurut Richardson (1987), pemilihan suatu bahan sebagai fasa matriks bergantung
pada faktor-faktor yaitu sebagai berikut :
a. Keserasiannya dengan fasa penguat atau fasa tersebar, karena ia akan menentukan
interaksi antara muka fasa matriks dengan bahan pengisi.
b. Sifat akhir komposit yang dihasilkan.
c. Keperluan penggunaan seperti rentang suhu penggunaan.
14
d. Kemudahan fabrikasi atau pemrosesan.
e. Biaya pengolahan.
Fasa penguat atau fasa tersebar merupakan bahan yang bersifat lengai (inert) dalam
bentuk serat, partikel atau kepingan yang ditambahkan ke dalam fasa matriks untuk
meningkatkan sifat mekanik dan fisik komposit, seperti kekuatan, kekakuan, dan keliatan.[9]
Menurut Xanthos (2005), bahan pengisi pada komposit memiliki banyak fungsi dan dapat
dibedakan berdasarkan fungsi utama dan fungsi tambahannya. Adapun fungsi utama pengisi
adalah memperbaiki sifat-sifat mekanis pada komposit, sifat-sifat magnetik/kelistrikan dan
sifat-sifat permukaan, meningkatkan ketahanan terhadap api dan mempermudah
pemrosesannya. Sedangkan fungsi tambahan pada pengisi adalah mengontrol permeabilitas,
bioaktivitas, kemampuan terurai, penyerapan radiasi, meningkatkan stabilitas dimensional,
memperbaiki sifat-sifat optis dan pembasahan.[9]
Menurut Maulida (2000), penggunaan pengisi alamiah sebagai penguat pada material
komposit memberikan beberapa keuntungan dibanding bahan pengisi mineral, yaitu: kuat dan
pejal, ringan, ramah lingkungan, sangat ekonomis dan sumber dapat diperbaharui. Tetapi
disisi lain menurut Belmares (1983), pengisi alamiah juga memiliki kelemahan dan
kekurangan yaitu, mudah terurai karena kelembapan, adhesi permukaan yang lemah pada
polimer hidrofobik, ukuran pengisi yang tidak seragam, tidak cocok dipakai pada temperatur
tinggi dan mudah terpengaruh pada serangan serangga dan jamur.[9]
Telah banyak penelitian yang dilakukan dengan menggunakan bahan pengisi alami
sebagai penguat pada komposit seperti: nanas, sisal, sabut kelapa, tempurung kelapa, rami,
kapas, sekam padi, bambu, dan tandan kosong kelapa sawit. Luo dan Netravali (1999) telah
meneliti dan membuktikan bahwa sifat-sifat regangan dan fleksibilitas yang dihasilkan pada
komposit dengan kandungan serat nanas yang berbeda-beda, lebih baik dibandingkan dengan
resin tanpa pengisi.[9]
15
BAB III
PEMBAHASAN APLIKASI BAHAN KOMPOSIT
3.1 Pendahuluan
Seiring dengan perkembangan jaman, teknologi bahan saat ini berkembang dengan pesat.
Hal ini didasari oleh kebutuhan bahan yang semakin lama semakin kompleks. Salah satunya
adalah komposit. Bahan komposit digunakan untuk keperluan yang sangat sederhana hingga
untuk keperluan yang kompleks seperti pembuatan rangka pesawat terbang dan bahan implan.
Bahan yang dipergunakan untuk material implan haruslah memenuhi beberapa karakteristik.
Karena apabila tidak begitu maka akan terjadi penolakan oleh tubuh bahkan akan meracuni
tubuh. Dan hal tersebut sangat tidak diharapkan kejadiannya. Untuk itu, bahan yang akan
diimplankan ke dalam tubuh haruslah bersifat biokompatibel dan non toksik. Material implan
dapat berasal dari berbagai bahan, sesuai dengan peruntukannya. Pada makalah ini kami
memfokuskan bahasan kami pada penggunaan komposit berbasis Polimetil Metakrilat yang
dipadu dengan hidroksiapatit sebagai material implan dalam rekonstruksi ortopedi.[11]
3.2 Karakteristik Polimetil Metakrilat dan Hidroksiapatit
Polimetil Metakrilat (PMMA) adalah sejenis polimer termoplastik yang transparan. Oleh
karena itu, biasa digunakan sebagai pengganti kaca konvensional yang terbuat dari silikat.
Polimer ini merupakan bentukan sintesis dari metil metakrilat. Di pasaran terdapat berbagai
nama dagang untuk senyawa ini, seperti akrilik, plexiglas, lucite, perspex, dan lain lain.[11]
Gambar 3.1 Lembaran PMMA[11]
PMMA adalah polimer yang kuat dan ringan. Memiliki densitas sekitar 1,17-1,20g/cm3,
atau kira-kira kurang dari separuh daripada kaca konvensional. Meskipun begitu, kekuatan
yang dimiliki PMMA lebih kuat daripada kaca konvensional, meskipun tidak sekuat polimer
buatan seperti polikarbonat dan lain-lain. PMMA adalah alternatif pengganti yang lebih
16
ekonomis daripada polikarbonat. Meskipun secara kekuatan masih di bawah polikarbonat.
Namun, keunggulan dari PMMA adalah bahawa senyawa ini tidak mengandung subunit
Bisphenol-A yang berbahaya seperti pada polikarbonat. Sehingga apabila diaplikasikan pada
tubuh manusia lebih kompatibel (biokompatibel).[11]
Hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) adalah salah satu jenis biokeramik inert berpori dan
berbentuk seperti jarum – jarum. Dan dalam kompleks komposit dengan Polimetil Metakrilat,
Hidroksiapatit bertindak sebagai filler atau pengisi. Syarat pori-pori yang dimiliki
hidroksiapatit agar dapat digunakan untuk rekonstruksi ortopedi haruslah cukup besar yaitu
sekitar 50 - 150 mm. Selain itu harus mempunyai rongga antar-muka yang cukup luas antara
hidroksiapatit dan matriksnya, sehingga walaupun telah dilapisi oleh tulang yang tumbuh,
tetap berpori dan dapat dialiri oleh pembuluh darah, sehingga jaringan tetap hidup sehat.[11]
3.3 Aplikasi
Manfaat utama dari penggunaan komposit PMMA – hidroksiapatit adalah mendapatkan
kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan. Dengan memilih
kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit
dengan sifat yang tepat sama dengan kebutuhan sifat untuk suatu struktur tertentu dan tujuan
tertentu pula. Umumnya tulang manusia terdiri dari dua komponen utama yaitu duapertiga
fasa non organik dan sepertiga fasa organik. Sebagian besar fasa organik tersusun dari
kolagen berukuran nano. Dan penyusun yang lain yaitu protein, lemak dan polisakarida yang
memberikan sifat fleksibel, elastis, dan kuat.
Sebagian besar fasa non organik terdiri dari hidroksiapatit dalam bentuk jarum berukuran
panjang 40 nm, lebar 20 nm, dan tebal 5 nm. Selainitu, juga tersusun dari mineral- mineral
yaitu karbonat, sodium, magnesium, fluorida, klorida, kalium dan pirofosfat. Kandungan
mineral ini memberikan kekerasan dan melindungi tulang dari patah. Apabila tahap mineral
meningkat maka ia akan meningkatkan kekuatan dan kekakuan tulang. Karena hidroksiapatit
mempunyai komposisi kimia dan struktur campuran yang hampir sama dengan tulang
manusia, maka hidroksiapatit sangat sesuai digunakan untuk penggantian dan perbaikan
jaringan tulang manusia yang rusak.
17
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Simpulan
Berdasarkan pembahasan yang telah diuraikan pada bab sebelumnya, maka penulis dapat
menyimpulkan beberapa poin yang antara lain sebagai berikut :
a. komposit adalah kombinasi dari dua bahan atau lebih yang tersusun dengan fasa matrik
dan penguat yang mempunyai sifat unggul dari material dasar untuk dijadikan material
baru,
b. secara global jenis-jenis komposit dibagi berdasarkan penguat dan matrik. Berdasarkan
penguat komposit dibagi menjadi : Fibrous Composite, Laminated Composite, Particulate
Composite, sedangkan berdasarkan matrik komposit dibagi menjadi : CMC, MMC, PMC,
c. bahan komposit digunakan untuk keperluan yang sangat sederhana hingga untuk keperluan
yang kompleks seperti pembuatan rangka pesawat terbang dan bahan implan. Misalnya,
komposit berbasis Polimetil Metakrilat yang dipadu dengan hidroksiapatit sebagai material
implan dalam rekonstruksi ortopedi.
4.2 Saran
Berdasarkan kajian yang telah dijelaskan sebelumnya, maka ada beberapa saran yang
perlu disampaikan, antara lain :
a. untuk mendapatkan data-data tentang komposit yang lebih akurat dan valid, sebaiknya
dilakukan penelitian atau pengambilan data terlebih dahulu sebelum penyusunan makalah,
b. untuk menghasilkan susunan makalah yang ilmiah, sebaiknya lebih banyak mengambil
referensi atau tinjauan pustaka dari jurnal ilmiah, textbook, maupun hasil karya ilmiah
tentang sistem ini yang telah dipublikasikan sebelumnya. Referensi yang berasal dari
internet diusahakan untuk dihindari terutama dari blog atau semacamnya.