TUGAS MAKALAHMATAKULIAH MATERIAL ANORGANIK

JUDUL MAKALAH :KOMPOSITDisusun Oleh : KELOMPOK IXAndriyani Budi L(24030113140096)M.Alvien Ghifari (24030113140102)Artha Monica Andini(24030113130133)Fiki Agung Prakoso(2403011314xxxx)Desri(2403011314xxxx)Juanita pratiwi (2403011314xxxx)M. Saiqul Haq (2403011314xxxx)

JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG2015

A. Sejarah komposit.Sebenarnya komposit sudah ada sejak dahulu, ini dapat kita lihat manusia dulu telah berusaha untuk manciptakan 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. Tetapi dengan kemajuan zaman maka manusia mulai berfikir untuk mengoptimalkan nilai efisiensi terhadap suatu produk. Maka para ahli mulai menyadari bahwa material tunggal (homogen) memiliki keterbatasan baik dari sisi mengadopsi desain yang dibuat maupun kondisi pasar. B. Definisi kompositMenurut Matthews dkk. (1993), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik ini yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari material konvensional pada umumnya dari proses pembuatannya melalui percampuran yang tidak homogen, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit yang kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material pembentuknya. Komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat. Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang telah digariskan oleh Schwartz : a. Tahap/Peringkat Atas Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda bolehlah dikatakan sebagai bahan komposit. Ini termasuk alloy polimer dan keramik. Bahan-bahan yang terdiri dari unsur asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini. b. Tahap/Peringkat Mikrostruktur Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa merupakan suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang secara tradisional dikenal sebagai komposit seperti kebanyakan bahan logam. Contoh besi keluli yang merupakan alloy multifusi yang terdiri dari karbon dan besi. c. Tahap/Peringkat Makrostruktur Merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi mendapatkan suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih tetap dalam bentuk asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan kesan antara muka antara satu sama lain. Komposit berbeda dengan paduan (alloy), bahwa alloy (paduan) adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih dimana bahan-bahan tersebut terjadi peleburan sedangkan komposit adalah kombinasi terekayasa dari dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti yang diinginkan dengan cara kombinasi sistematik pada kandungan-kandungan yang berbeda tersebut.

C. Hal hal yang mempengaruhi sifat komposit.1. Sifat komposit secara umum dipengaruhi oleh :a) Sifat sifat serat.b) Sifat sifat resin.c) Rasio serat terhadap resin dalam komposit.d) Geometri dan orientasi serat pada komposit.2. Variabel lain yang mempengaruhi sifat komposit :a) Pembebanan.Bahan harus mampu Manahan beban berupa beban tarik, tekan, geser/lintang dan lentur.b) Tarik Reaksi komposit terhadap beban tarik sangat tergantung pada sifat kekakuan dan kekuatan tarik.

c) TekanDaya rekat dan kekakuan dari system resin adalah penting sebagai mana resin menjaga serat sebagai kolom dan menjaganya dari lekukan (backling).d) Geser/lintangUntuk membuat komposit tahan terhadap beban geser untuk resin tidak hanya mempunyai sifat sifat mekanis yang baik tetapi juga daya rekat yang tinggi terhadap serat penguat.e) LenturanBeban lentur sebetulnya merupakan kombinasi beban tarik, tekan, dan geser. Ketika beban seperti diperlihatkan bagian atas terjadi tekan, bagian bawah terjadi tarik dan bagian tengah terjadi geser. D. Pembagian dari masing masing kelompok komposit1. Partikel reinforced composites, dibagi menjadi dua yaitu large particle dan dispersion strengthened particle.a) Large particleKomposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel, dimana interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik atau molekular. Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata. Sifat sifat bahan phasa partikel lebih keras dan lebih kaku daripada phasa matriks. Contoh dari large particle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai partikel, Sphereodite steel (cementite sebagai partikulat), Tire (carbon sebagai partikulat), Oxide-Base Cermet (oksida logam sebagai partikulat).b) Dispersion strengthened particleMerupakan hubungan antar matriks dan partikel bukan merupakan suatu rangkaian kesatuan, lebih kuat dan kaku dibandingkan kompositpartikel besar. Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3 % ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10 250 mm.2. Fiber reinforced composites, dibagi menjadi empat yaitua) Continuous Fiber Composite Mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya.b) Woven Fiber Composite (bi-dirtectional) Komposit ini tidak mudah terpengaruh pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan tidak sebaik tipe continuous fiber.c) Discontinuous Fiber Composite (chopped fiber composite) Komposit dengan tipe serat pendek masih dibedakan lagi menjadi : 1) Aligned discontinuous fiber 2) Off-axis aligned discontinuous fiber 3) Randomly oriented discontinuous fiber

Gambar . Tipe Discontinuous Fiber Composite

d) Hybrid fiber composite Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Pertimbangannya supaya dapat mengeliminir kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.3. Structural composites, dibagi menjadi dua yaitua) Laminate Laminate adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit dengan arah serat tertentu) yang membentuk elemen struktur secara integral pada komposit. Proses pembentukan lamina ini menjadi laminate dinamakan proses laminai. Sebagai elemen sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah saja (unidirectional lamina) pada umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. Untuk itulah struktur

Gambar . Struktur laminate

Gambar 9. Mikrostruktur laminab) Sandwich panelsKomposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari 3 lapisan yang terdiri dari flat composite (metal sheet) sebagai kulit permukaan (skin) serta meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di antaranya). Core yang biasa dipakai adalah core import, seperti polyuretan (PU), polyvynil Clorida (PVC), dan honeycomb.Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi

Gambar. Sandwich panel

Gambar . Structural composites sandwich panelsE. Berdasarkan penyusunnya, komposit dapat dibedakan menjadi :1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites PMC)a) Komposit ini bersifat :1) Biaya pembuatan lebih rendah2) Dapat dibuat dengan produksi massal3) Ketangguhan baik4) Tahan simpan5) Siklus pabrikasi dapat dipersingkat6) Kemampuan mengikuti bentuk7) Lebih ringan.b) Keuntungan dari PMC :1) Ringan2) Specific stiffness tinggi3) Specific strength tinggi4) Anisotropyc) Aplikasi PMC, yaitu sebagai berikut :1) Matrik berbasis poliester dengan serat gelasa) Alat-alat rumah tangga b) Panel pintu kendaraanc) Lemari perkantoran d) Peralatan elektronika.2) Matrik berbasis termoplastik dengan serat gelas. Pada kotak air radiator3) Matrik berbasis termoset dengan serat carbona) Rotor helicopterb) Komponen ruang angkasac) Rantai pesawat terbangd) Jenis polimer yang banyak digunakan :1) ThermoplasticThermoplastic adalah plastic yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh ari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK).2) ThermosetThermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat termoplastik. Contoh dari thermoset yaitu Epoksida, Bismaleimida (BMI), dan Poli-imida (PI).2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites MMC)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.a) Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC :1) Transfer tegangan dan regangan yang baik.2) Ketahanan terhadap temperature tinggi3) Tidak menyerap kelembapan.4) Tidak mudah terbakar.5) Kekuatan tekan dan geser yang baik.6) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baikb) Kekurangan MMC :1) Biayanya mahal2) Standarisasi material dan proses yang sedikitc) Matrik pada MMC :1) Mempunyai keuletan yang tinggi2) Mempunyai titik lebur yang rendah3) Mempunyai densitas yang rendahd) Proses pembuatan MMC :1) Powder metallurgy2) Casting/liquid ilfiltration3) Compocasting4) Squeeze castinge) Aplikasi MMC, yaitu sebagai berikut :1) Komponen automotive (blok-silinder-mesin,pully,poros gardan,dll) 2) Peralatan militer (sudu turbin,cakram kompresor,dll)3) Aircraft (rak listrik pada pesawat terbang)3. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites CMC)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 satuproses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat).a) Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah :1) Gelas anorganic.2) Keramik gelas3) Alumina4) Silikon Nitridab) Keuntungan dari CMC :1) Dimensinya stanil bahkan lebih stabil daripada logam2) Sangat tanggung , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron 3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus4) Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi5) Tahan pada temperatur tinggi (creep)6) Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosic) Kerugian dari CMC1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar2) Relative mahal dan non-cot effective3) Hanya untuk aplikasi tertentud) Aplikasi CMC, yaitu sebagai berikut :1) Chemical processing = Filters, membranes, seals, liners, piping, hangers2) Power generation = Combustorrs, Vanrs, Nozzles, Recuperators, heat exchange tubes, liner3) Wate 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.

1