Pengelompokan Bahan

Disusun Oleh:

1. Atikah Risyad (110405048)

2. Oktris Novali Gusti (110405050)

3. Adrian Hartanto (110405051)

4. Rahayu Wulandari (110405052)

5. Randi Sitorus (110405054)

Universitas Sumatera Utara

Fakultas Teknik

Departemen Teknik Kimia

Medan

2012

Bahan logam

Bahan teknik secara umum dapat digolongkan dalam kelompok logam

dan bukan logam. Selain dua kelompok tersebut ada kelompok lain yang dikenal

dengan nama metaloid (menyerupai logam) yang sebenarnya termasuk bahan

bukan logam.

Dari semua golongan logam dapat dibedakan menjadi lima bagian yaitu :

1. Logam berat adalah logam yang berat jenisnya lebih besar dari 5 kg/dm3.

Misalnya : nikel, kromium, tembaga, timah, seng, dan besi.

2. Logam ringan adalah logam yang berat jenisnya lebih kecil dari 5 kg/dm3.

Misalnya : aluminium, magnesium, natrium, titanium, dan lain-lain.

3. Logam mulia adalah logam yang dalam keadaan tunggal sudah dapat

dipakai sebagai bahan teknik atau dengan kata lain, dalam keadaan murni

tanpa dicampur dengan bahan logam lain sudah dapat diproses menjadi

barang jadi atau setengah jadi dengan sifat-sifat yang baik sesuai dengan

yang diinginkan. Pada umumnya bahan logam belum memenuhi syarat

bahan teknik apabila tidak dicampur dengan bahan yang lain, kecuali

logam mulia. Beberapa logam mulia yang kita kenal adalah emas, perak

dan platina.

4. Logam refraktori yaitu logam tahan api. Misalnya : wolfram,

molebdenum, dan titanium.

5. Logam radioaktif adalah bahan yang menunjukkan gejala radioaktif

karena berupa radionuklida. Radioaktif adalah radiasi elektromagnetik

dan penyebaran partikel pada saat terjadi perubahan spontan suatu inti

atom. Beberapa logam radioaktif yang kita kenal adalah uranium, radium

dan plutonium.

Dalam praktek, bahan logam yang digunakan bukan merupakan logam

murni melainkan logam paduan. Logam murni dalam pengertian ini adalah logam

yang tidak dicampur dengan unsur lainnya atau dengan kata lain, logam yang

diperoleh dari alam (hasil tambang) dalam keadaan murni dengan kadar

kemurnian 99,99 %.

Dengan memadukan dua logam atau lebih, dapat diperoleh sifat-sifat

yang lebih baik dari pada logam aslinya. Misalnya tembaga dan timah, keduanya

adalah logam yang lunak, bila dipadukan menjadi logam yang keras dan kuat

dengan nama perunggu. Besi murni adalah bahan yang lunak sedangkan zat

arang (bukan logam) adalah bahan yang rapuh, paduan besi dengan zat arang

menjadi baja yang keras dan liat.

Logam pada umumnya terdapat di alam (tambang) dalam bentuk bijih-

bijih berupa batuan atau mineral. Bijih logam tersebut masih terikat dengan

unsur-unsur lain sebagai oksida, sulfida atau karbonat.

Logam berat dan logam ringan menurut keberadaannya terdapat dalam

dua bentuk yaitu logam murni dan logam paduan.

1. Logam murni yaitu logam dengan sifat-sifat :

a. Kadar kemurnian 99,9 %.

b. Kekuatan tarik rendah

c. Titik lebur tinggi

d. Daya hantar listrik baik

e. Daya tahan terhadap karat baik

2. Logam paduan yaitu logam campuran dari dua macam logam atau lebih

yang dicampur satu sama lain dalam keadaan cair, sehingga mempunyai

sifat-sifat :

a. Kekerasan dapat ditingkatkan dari kekerasan logam asalnya.

b. Kekuatan tarik dapat diperbesar

c. Daya pemuaian dapat dikurangkan

d. Titik lebur dapat diturunkan atau dinaikkan dibanding logam-logam

asalnya.

Macam-macam logam paduan yaitu;

1. Paduan tuang

2. Paduan tempa

Dalam logam paduan dikenal perbedaan antara paduan logam berat dan

paduan logam ringan. Diantara paduan logam berat yang kita kenal antara lain

sebagai berikut:

1. Kuningan atau loyang yaitu paduan antara tembaga dengan seng dan

sedikit tambahan timbal.

2. Perunggu yaitu campuran antara tembaga, timah, sedikit seng dan timbal.

3. Paduan nikel untuk logam-logam tahan karat, misalnya monel, metal dan

sebagainya.

4. Paduan seng untuk alat-alat ukur dan bagian-bagian mesin.

Sedangkan untuk paduan logam ringan kita kenal antara lain sebagai

berikut:

1. Aluminium dan paduannya yang banyak digunakan untuk paduan logam

ringan, misalnya duralumin yang biasa digunakan untuk badan pesawat

terbang, kendaraan bermotor, kapal pesiar, alat-alat rumah tangga dan

sebagainya.

2. Paduan magnesium digunakan hanya bila dalam konstruksi mesin yang

faktor berat menjadi pertimbangan utama. Sebab magnesium

mempunyai daya gabung yang tinggi terhadap oksigen dan mudah

terbakar.

3. Paduan titanium banyak digunakan untuk paduan aluminium sebagai

logam ringan yang banyak dipakai pada konstruksi pesawat terbang.

Logam juga terbagi atas logam ferro dan non-ferro:

a. Logam ferro

Logam ferro adalah adalah logam besi. Besi merupakan logam yang

penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai

bahan kerja, konstruksi atau pesawat. Oleh karena itu besi selalu bercampur

dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon. Sebutan besi dapat berarti :

1. Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan

jalan reaksi kimia.

2. Besi teknik adalah yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain.

Besi teknik terbagi atas tiga macam yaitu :

1. Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%.

2. Besi tuang yang kadar karbonya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat

ditempa. Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa

secara kimia dengan besi melainkan sebagai karbon yang lepas yang

memberikan warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih

karena karbon mampu bersenyawa dengan besi.

3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonya kurang dari 1,7 % dan dapat

ditempa.

Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya

adalah unsur besi (Fe) dan karbon (C) , tetapi sebenarnya juga mengandung

unsur lain seperti : mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya

relatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran itulah yang mempengaruhi sifat-

sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur zat arang (karbon) yang paling

besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya. Pembuatan

besi atau baja dilakukan dengan mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang

akan menghasilkan besi kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat

digunakan sebagai bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh

karena itu, besi kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja.

Logam yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau

baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi.

b. Logam non ferro

Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak

mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak

digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-

sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan, kecuali platina, emas dan

perak. Ketiga logam ini tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik,

misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat,

sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal,

ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam

teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan

dan sejenisnya.

Logam non ferro juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan

tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering

digunakan uintuk paduan baja antara lain, nikel, kromium, molibdenum, wolfram

dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium,

titanium, kalsium dan sebagainya.

Bahan Polimer

Polimer lebih dikenal dengan orang awam sebagai plastik. Istilah polimer

terdiri atas kata poli dan meros, poli berarti banyak dan meros artinya bagian.

Polimer merupakan senyawa makromolekul yang terdiri atas molekul sama yang

terikat secara berulang menjadi sebuah rantai panjang. Molekul-molekul

penyusun polimer biasanya diikat oleh ikatan kovalen yang sangat kuat.

Walaupun dikenal orang awam sebagai plastik, polimer memiliki cakupan

senyawa yang sangat luas mulai dari alami sampai sintetis. Cakupan polimer

berasal dari plastik yang digunakan sehari-hari, elastomer (polimer elastis)

sampai polimer alami yang ada pada makhluk hidup seperti polisakarida dan

protein. Namun polimer yang digunakan dalam proses manufaktur biasanya

bersifat sintetis dan tidak terdapat pada makhluk hidup.

Komponen utama dari polimer adalah hidrokarbon (atom karbon dan

hidrogen), contohnya adalah polietilena (PE) yang terdiri atas monomer etena,

yang tersusu secara berulang. Etena memiliki rumus kimia C2H4. Oksigen juga

sering dijumpai pada beberapa polimer, contohnya: polietilen glikol dan

polisakarida (karbohidrat).

Berdasarkan penyusunnya polimer dibagi menjadi:

1. Homopolimer, apabila polimer disusun dari satu jenis monomer yang

berulang-ulang.

2. Kopolimer, apabila polimer disusun dari berbagai jenis monomer yang

berulang-ulang.

Proses pembuatan polimer disebut polimerisasi. Polimerisasi bisa

digolongkan menjadi dua yaitu: polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang terjadi berdasarkan pemutusan ikatan

rangkap menjadi ikatan tunggal. Contoh polimer yang terbuat dari proses

polimerisasi adisi adalah Polivinil klorida (PVC) atau dikenal dengan nama

paralon. Polimerisasi kondensasi adalah polimerisasi yang terjadi karena

pengeluaran molekul-molekul kecil seperti air (H20). Contoh polimer yang terbuat

dari proses polimerisasi kondensasi adalah nilon 6-6. Nilon 6-6 terbentuk dari

monomer heksametilenamina (nama IUPAC, heksana 1,6 diamin) dan monomer

asam adipat (nama IUPAC, asam heksanadioat).

Polimer dibagi menjadi 2 kategori besar yaitu:

1. Termoplastik

Suatu polimer dikatakan bersifat termoplastik apabila polimer tersebut

dipanaskan akan meleleh dan tidak terdekomposisi. Atau dengan kata

lain, polimer termoplastik dapat dibentuk kembali melalui proses

pemanasan. Contoh polimer termoplastik adalah polietilena,

polipropilena, polistirena, polivinil klorida, poli tetrafluoroetana, dll.

2. Termoset

Suatu polimer dikatakan bersifat termoset apabila polimer tersebut

dipanaskan dan terdekomposisi. Contoh polimer termoset adalah bakelit.

Polimer merupakan salah satu bahan yang paling banyak diproduksi

didunia karena peranannya dalam kehidupan sehari-hari. Berikut adalah

beberapa contoh polimer yang paling sering dijumpai di kehidupan sehari-hari:

1. Polietilena (PE)

Polietilena atau polietena merupakan polimer yang digunakan sebagai

ppembungkus, penyelubung kawat dll. Polietilena merupakan gabungan

dari etena yang berulang. Polietilena dibagi menjadi berbagai kelas

menurut densitasnya:

- Low density 0,910-9,925 g/cm3

- Medium density 0,926-0,940 g/cm3

- High density 0,941-0,959 g/cm3

- Very high density 0,959 g/cm3 atau lebih tinggi.

Masing-masing kelompok memiliki sifat yang berbeda. PE dengan densitas

tinggi memiliki titik didih yang lebih tinggi yang lebih rendah.

2. Polipropilena (PP)

Polipropilena atau polipropena mirip dengan polietilena, hanya saja salah

satu atom H pada atom etena digantikan oleh gugus metil (CH3), Sifat-

sifat mekanis PP lebih baik dibandingkan dengan PE, serta titik didih PP

lebih tinggi dibandingkan PE yang densitas tinggi.

3. Polivinil klorida (PVC)

Polivinil klorida adalah polimer mirip polietilena tetapi dengan salah satu

atom H digantikan oleh atom Cl. PVC dibagi atas 2 kelompok yaitu PVC

yang diberi plasticizer dan PVC kaku (tanpa plasticizer). PVC yang diberi

plasticizer dikenal sebagai nama vinyl. Bentuk ini memiliki kekuatan yang

rendah, dan digunakan sebagai imitasi kulit, penutup dinding dll. PVC

tanpa plasticizer merupakan polimer yang sangat kaku dan kuat. Sifat ini

menyebabkan polimer ini sering digunakan sebagai pipa. Bentuk ini lebih

tahan terhadap serangan kimia (baik asam maupun basa), akan tetapi

sangat kurang tahan terhadap pelarut organik.

Bahan Semikonduktor

Semikonduktor merupakan bahan dengan konduktivitas listrik yang

berada di antara isolator dan konduktor. Disebut semi atau setengah konduktor,

karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Sebuah semikonduktor akan

bersifat sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada

temperatur ruang akan bersifat sebagai konduktor.

Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah silikon (Si),

germanium (Ge) dan Galium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan

satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen semikonduktor. Namun

belakangan, Silikon menjadi popular setelah ditemukan cara mengekstrak bahan

ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke-dua yang ada dibumi

setelah oksigen (O2). Pasir, kaca dan batu-batuan lain adalah bahan alam yang

banyak mengandung unsur silikon.

A. Klasifikasi Semikonduktor

Berdasarkan murni atau tidak murninya bahan, semikonduktor dibedakan

menjadi dua jenis, yaitu semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik.

1. Semikonduktor Intrinsik

Semikonduktor intrinsik merupakan semikonduktor yang terdiri atas satu

unsur saja, misalnya Si saja atau Ge saja. Pada Kristal semikonduktor Si, 1 atom Si

yang memiliki 4 elektron valensi berikatan dengan 4 atom Si lainnya, Struktur

kristal silikon dan germanium berbentuk tetrahedral dengan setiap atom

memakai bersama sebuah elektron valensi dengan atom-atom tetangganya.

2. Semikonduktor Ekstrinsik

Semikonduktor yang telah terkotori (tidak murni lagi) oleh atom jenis lain

dinamakan semikonduktor ekstrinsik. Proses penambahan atom pengotor pada

semikonduktor murni disebut pengotoran (doping). Dengan menambahkan atom

pengotor (impurities), struktur pita dan resistivitasnya akan berubah.

Ketidakmurnian dalam semikonduktor dapat menyumbangkan elektron

maupun hole dalam pita energi. Dengan demikian, konsentrasi elektron dapat

menjadi tidak sama dengan konsentrasi hole, namun masing-masing bergantung

pada konsentrasi dan jenis bahan ketidakmurnian.

Dalam aplikasi terkadang hanya diperlukan bahan dengan pembawa

muatan elektron saja, atau hole saja. Hal ini dilakukan dengan doping

ketidakmurnian ke dalam semikonduktor. Terdapat tiga jenis semikonduktor

ekstrinsik yaitu semikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p, dan semikonduktor

paduan.

a. Semikonduktor tipe-n

Semikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil

atom pengotor pentavalen (antimony, phosphorus atau arsenic) pada silikon

murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai lima elektron valensi

sehingga secara efektif memilikimuatan sebesar +5q. Saat sebuah atom

pentavalen menempati posisi atom silicon dalam kisi kristal, hanya empat

elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalen lengkap, dan tersisa

sebuah elektron yang tidak berpasangan.

Dengan adanya energi termal yang kecil saja, sisa elektron ini akan

menjadi elektron bebas dan siap menjadi pembawa muatan dalam proses

hantaran listrik. Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut

semikonduktor tipe-n karena menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal

yang netral. Karena atom pengotor memberikan elektron, maka atom pengotor

ini disebut sebagai atom donor.

b. Semikonduktor tipe-p

Semikonduktor tipe-p dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil

atom pengotor trivalen (aluminium, boron, galium atau indium) pada

semikonduktor murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai tiga elektron

valensi sehingga secara efektif hanya dapat membentuk tiga ikatan kovalen. Saat

sebuah atom trivalen menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal, terbentuk

tigaikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah muatan positif dari atom silikon

yang tidak berpasangan yang disebut lubang (hole). Material yang dihasilkan dari

proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-p karena menghasilkan

pembawa muatan negatif pada kristal yang netral. Karena atom pengotor

menerima elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor

(acceptor).

c. Semikonduktor Paduan

Semikonduktor paduan (compound semiconductor) dapat diperoleh dari

unsur valensi tiga dan valensi lima (paduan III-V, misalnya GaAs atau GaSb) atau

dari unsur valensi dua dan valensi enam (paduan II-VI, misalnya ZnS). Ikatan

kimia terbentuk dengan peminjaman elektron oleh unsur dengan velensi lebih

tinggi kepada unsur dengan valensi lebih rendah. Atom donor pada

semikonduktor paduan adalah unsur dengan valensi lebih tinggi dibandingkan

dengan unsur yang diganti. Atom akseptor adalah unsur dengan valensi lebih

rendah dibandingkan dengan unsur yang diganti

B. Prinsip Dasar Semikonduktor

Sifat bahan, baik konduktor, isolator, maupun semikonduktor terletak

pada struktur jalur atau pita energi atom-atomnya. Pita energi adalah kelompok

tingkat energi elektron dalam kristal. Sifat-sifat kelistrikan sebuah kristal

tergantung pada struktur pita energi dan cara elektron menempati pita energi

tersebut. Pita energi dibedakan menjadi 3, yaitu:

1. Jalur valensi, jalur dimana elektron dapat lepas dari ikatan atomnya

jika mendapat energi.

2. Jalur konduksi, jalur tempat elektron-elektron dapat bergerak tanpa

dipengaruhi oleh apapun.

3. Jalur larangan, jalur pemisah antara jalur valensi dengan jalur

konduksi.

Yang membedakan apakah bahan itu termasuk konduktor, isolator, atau

semikonduktor adalah energi Gap (Eg). Energi gap adalah energi yang diperlukan

oleh elektron untuk memecahkan ikatan kovalen sehingga dapat berpindah jalur

dari jalur valensi ke jalur konduksi. Satuan energi gap adalah elektron volt (eV).

Satu elektron volt adalah energi yang diperlukan sebuah elektron untuk

berpindah pada beda potensial sebesar 1 volt. Satu elektron volt setara dengan

1,60 x 10-19 Joule.

Bahan Keramik

Kata keramik berasal dari bahasa Inggris “ceramic” yang berasal dari

Yunani, dan secara harfiah merujuk pada semua bentuk tanah liat. Walaupun

demikian, istilah modern meluaskan definisinya untuk merangkumi bahan bukan

logam. Bahan keramik didefinisikan sebagai fase yang merupakan senyawa yang

memiliki unsur logam dan bukan logam. Contoh: Al2O3, gelas anorganik, dll.

Kekerasan dan kerapuhan merupakan ciri umum keramik, disamping itu

keramik juga lebih tahan terhadap suhu tinggi dan lingkungan yang lebih

berat persyaratannya dibandingkan dengan logam atau polime r. Hal ini

disebabkan oleh sifat elektronik atom-atomnya. Unsur logam pada keramik

memberikan elektron luarnya dan unsur non-logam mengikatnya. Akibatnya

elektron tidak dapat bergerak bebas sehingga bahan keramik pada umumya

adalah isolator listrik dan panas yang baik.

Keramik dapat dibagi menjadi dua kategori umum:

1. Keramik tradisional

seperti whiteware, ubin, batu bata, sewer pipe, keramik, dan

roda pengasah.

2. Keramik Industri (juga disebut keramik teknik)

seperti turbin, otomotif, heat exchangers, alat pemotong dll.

Di antara bahan mentah yang paling pertama digunakan untuk

pembuatan keramik adalah tanah liat, yang mana memiliki struktur

seperti lembaran halus. Contoh yang paling umum adalah kaolin (dari

Kaoling, sebuah bukit di Cina). Ini adalah tanah liat putih yang terdiri

dari silikat aluminium, dengan lapisan ikatan lemah berselang-seling

silikon dan ion aluminium. Bila air ditambahkan ke kaolin, air akan meresap

pada lapisan (adsorpsi). Hal ini membuat lapisan licin dan memberi tanah

liat basah yang terkenal baik kelembutan dan sifat

plastik (hydroplasticity) yang membuatnya formable.

Bahan mentah alami untuk membuat keramik yang ditemukan di alam

adalah flint (sebuah batu yang tersusun atas silica yang sangat halus) dan

feldspar (kelompok kristal mineral yang tersusun atas aluminium silikat ditambah

kalium, kalsium atau natrium.

Porselen adalah keramik putih yang terdiri dari kaolin, kuarsa dan

feldspar. Pengunaan porselen paling banyak pada alat-alat kesehatan.

Semua keramik dapat dikatakan dibuat dengan melalui pemanasan pada

temperatur tinggi. Keramik dimanfaatkan karena sifat termalnya yang

unggul, seperti sifat tahan panas, hantaran panas, ketahanan terhadap

kejutan termal, dan sebagainya. .

Salah satu sifat khas dari keramik adalah kestabilan kimia. Sifat kimia dari

permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif. Karbon aktif,

silika gel, zeolit, dsb, mempunyai luas permukaan besar dan dipakai sebagai

bahan pengabsorb. Kalau oksida logam dipanaskan pada kira-kira 5000C,

permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina,

zeolit, lempung asam atau S 2O2– TiO2 dan berbagai oksida biner dipakai

sebagai katalis, dengan memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan

basa pada permukaan.

Keramik mempunyai banyak manfaat, di antaranya adalah dapat

digunakan sebagai peralatan sehari-hari maupun peralatan industri. Beberapa

jenis keramik juga digunakan dalam kelistrikan karena keramik mempunyai nilai

hambatan listrik yang tinggi. Keramik juga mempunyai sifat magnet yang tinggi,

sehingga keramik digunakan sebagai magnet pada loudspeaker. Oleh karena

keramik sangat tahan panas, keramik banyak digunakan pada sistem dengan

temperatur tinggi. Keramik juga digunakan dalam mesin diesel sebagai

komponen rotor dan turbin, karena ketahanan ausnya yang tinggi. Ini juga

menyebabkan mesin menjadi lebih ringan karena massa jenis keramik umumnya

rendah.

Bahan Komposit

Bahan komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri

dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama

lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir

bahan tersebut.

Komposit dapat didefinisikan sebagai gabungan serat-serat dan resin.

Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

1. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ductile (ulet)

tetapi lebih rigid serta lebih kuat.

2. Matriks, umumnya lebih ulet tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas

yang lebih rendah

Material komposit terdiri atas lamina dan laminate. Lamina adalah satu

lembar komposit dengan satu arah serat tertentu sedangkan laminate adalah

gabungan dari beberapa lamina. Laminate dibuat dengan cara memasukkan

lamina ke dalam autoklaf selama selang waktu tertentu dan dengan tekanan

tertentu.

Berikut adalah beberapa keuntungan dari komposit:

1. Berat yang lebih ringan

2. Kekuatan tarik yang lebih tinggi

3. Tahan korosi

4. Memiliki biaya perakitan yang lebih murah

Kekurangan bahan komposit adalah:

1. Tidak tahan terhadap beban shock (kejut) dan crash (tabrak)

dibandingkan dengan logam

2. Kurang elastis

3. Lebih sulit dibentuk secara plastis

Macam-macam komposit

1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)

Sifat :

1. Biaya pembuatan lebih rendah

2. Dapat dibuat dengan produksi massal

3. Ketangguhan (toughness) baik

4. Tahan simpan

5. Siklus pabrikasi dapat dipersingkat

6. Kemampuan mengikuti bentuk

7. Lebih ringan.

Keuntungan dari PMC :

a. Ringan

b. Specific stiffness tinggi

c. Specific strength tinggi

d. Anisotropy

Aplikasi dari PMC :

1) Bathroom furniture

2) Aerospace

3) Construction material

2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)

Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang

menggunakan 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.

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)

4. Peralatan Elektronik

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,

karbida, dan nitrida. 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 :

a. Gelas anorganic.

b. Keramik gelas

c. Alumina

d. 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

Kerugian dari CMC

1. Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar

2. Relatif mahal dan non-coat effective

3. Hanya untuk aplikasi tertentu

Aplikasi CMC, yaitu sebagai berikut :

1. Chemical processing = Filters, membranes, seals, liners, piping, hangers

2. Power generation = Combustorrs, Vanrs, Nozzles, Recuperators, heat exchange

tubes, liner

3. Waste incineration = 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.

Kegunaan Bahan Komposit

Biasanya bahan komposit digunakan untuk keperluan-keperluan khusus

(misalnya: balap), karena membutuhkan sifat-sifat mekanis yang unggul.

Penggunaan bahan komposit yaitu untuk :

a) Pesawat terbang dan militer

• Komposit digunakan untuk mereduksi berat dari pesawat untuk meningkatkan

kecepatan dan daya tahan pesawat.

• Penggunaan bahan komposit pada bagian vertical stabilizer pada pesawat,

meringankan pesawat hingga 400kg dibandingkan dengan bahan aluminum.

• Fiber-reinforced polymer juga digunakan pada baling-baling dari helikopter,

yang jauh lebih ringan dari aluminum dan juga lebih mampu menahan getaran

dari baling-baling

b. Aplikasi luar angkasa

• Pada umumnya, fiber-reinforced polymer digunakan untuk komponen-

komponen kecil, seperti solar array, antena, optical platform, dll.

• Carbon fiber-reinforced epoxy tube digunakan untuk membangun rangka

struktur dari low earth orbit satelite.

• Struktur ini mendukung untuk optical bench, solar array panel, antenna

reflector dan modul-modul lainnya.

c. Bidang otomotif

• Komposit digunakan pada bagian luar, kap mesin dan pintu mobil. Karena

bagian tersebut harus mempunyai kekuatan dan kemampuan menahan

benturan.

d. Peralatan olahraga

• Fiber-reinforced digunakan agar peralatan olahraga tersebut lebih ringan,

tahan getaran, dan desainnya bisa lebih fleksibel.

• Pada sepeda balap, penggunaan serat karbon berhasil menurunkan bobot dari

9 kg (tahun 1980an) menjadi hanya 1,1kg (tahun 1990an).

• Untuk mengurangi biaya, serat karbon biasanya dicampur dengan serat kaca

atau dengan kevlar 49.

Bahan Biomaterial

Biomaterial dapat didefinisikan sebagai bahan organik atau anorganik yang

bersifat biocompatible (cocok) dan dapat dipasang pada tubuh manusia untuk

menggantikan ataupun memperbaiki jaringan yang rusak.

Biomaterial didapatkan secara alami ataupun diproduksi dalam

laboratorium dengan berbagai pendekatan kimia berdasarkan komponen logam

ataupun keramik. Dengan kata lain, biomaterial bisa saja berupa polimer, logam

ataupun keramik. Dalam pengkajian biomaterial, ada suatu istilah

“biocompatibility” yang perlu diperhatikan. Biocompatibility secara harfiah

berarti kecocokan secara biologis, atau dengan kata lain kecocokan biomaterial

yang akan digunakan dengan bagian tubuh yang akan digunakan. Jika biomaterial

yang akan dipasang tidak cocok dengan tubuh pasien, maka akan terjadi sebuah

penolakan oleh sistem tubuh yang dapat menyebabkan ketidaknyamanan pada

pasien.

Jadi, perlu ditekankan bahwa biomaterial adalah zat yang berinteraksi

dengan sistem biologis sehingga biomaterial seharusnya tidak bereaksi dengan

sistem yang ada pada tubuh karena penerapan utama biomaterial adalah

penggantian alat-alat tubuh yang telah rusak.

Ketika ada bagian tubuh yang rusak, bagian tubuh tersebut dapat diubah

dan digantikan dengan bagian tubuh buatan (artificial). Salah satu contohnya

adalah patah tulang. Ketika seseorang menderita patah tulang, tulang tersebut

sudah tidak mampu bekerja sesuai keadaan awal. Tergantung keparahannya,

tulang tersebut dapat disambung kembali secara alami atau harus dioperasi. Jika

harus dioperasi maka diperlukan sebuah “sambungan” untuk menyambung

tulang yang telah patah. Sambungan ini haruslah dapat berfungsi walaupun

berada di dalam tubuh dan tidak mengganggu sistem kerja lain dalam tubuh.

Penerapan biomaterial antara lain:

1. Penggantian Sendi

2. Operasi tulang

3. Ligamen dan tendon buatan

4. Gigi palsu

5. Pembuluh darah buatan

6. Cangkok jantung

7. Kontak lens

8. Operasi plastik

Dll.