Material baru dan energi terbarukan

Teks penuh

(1)

Material baru dan terbarukan

Pendahuluan

Material dengan jenisnya yang bermacam-macam telah menjadi bagian dari

peradaban manusia sejak dahulu. Manusia memerlukan material untuk dapat

menghasilkan sesuatu yang dapat difungsikan untuk membantu berbagai macam

aktivitas manusia seperti menebang kayu, mambajak sawah, memasak, dll. Beberapa

jenis material telah lama dikenal oleh manusia sejak lama. Logam telah dipergunakan

oleh manusia sejak 3000 SM, manusia telah mengenal beberapa jenis logam yang telah

dijadikan berbagai macam alat/perkakas untuk membantu dan memudahkan aktivitas

manusia. Tembaga telah dipergunakan sejak 3200-2300 SM, oleh karenanya disebut

Zaman Tembaga. Perunggu pada kisaran waktu 2300-700 SM dan zaman ini disebut

sebagai Zaman Perunggu. Penggunaan logam kemudian lebih meluas ke berbagai

aspek kehidupan manusia setelah ditemukannya besi sebagai materi logam yang lebih

kuat daripada temaga dan perunggu, zaman ini kemudian disebut sebagai Zaman Besi

dan dimulai pada kisaran tahun 700-1 SM. Zaman sekarang ini telah terdapat banyak

jenis material logam yang dikembangkan dengan cara memadukan berbagai jenis

logam berbeda.

Keramik juga telah dipergunakan manusia sejak lama. Keramik yang banyak

ditemukan sebagai artefak-artefak peninggalan kebudayaan yang telah lampau banyak

dipergunakan sebagai benda hiasan, wadah, dan tempat untuk sesuatu dan terbuat dari

tanah liat yang dibakar (clay). Pada abad 20, istilah keramik kemudian dipergunakan

untuk berbagai mecam aplikasi-aplikasi keteknikan/rekayasa (engineering). Material

keramik untuk bidang rekayasa adalah material yang mampu menahan suhu yang

tinggi yang tidak mampu ditahan oleh logam. Semikonduktor adalah salah satu contoh

dari material keramik rekayasa (engineering ceramic) untuk aplikasi pada bidang

elektronik. Salah satu keunggulan dari material keramik terbaru adalah ketahanannya

(2)

Keunggulan tersebut dimanfaatkan pada desain pesawat ulang-alik yakni pada bagian

hidung dan sisi bagian bawah yang harus menahan panas sangat tinggi ketika

bergesekan dengan lapisan atmosfir bumi.

Kemudian pada abad ke-21, makin banyak jenis material baru yang ditemukan.

Dengan makin dieksplorasinya minyak bumi maka tidak hanya bahan bakar saja yang

diproduksi dari cairan-yang-memfosil tersebut akan tetapi juga material. Material yang

diciptakan dari turunan minyak bumi kemudian disebut sebagai polimer. Polimer

kemudian dikembangkan lagi menjadi banyak sekali turunan-turunan dengan sifat yang

bermacam-macam. Material polimer memiliki keunggulan yakni densitasnya yang

rendah sehingga banyak diaplikasikan pada kehidupan sehari-hari seperti untuk

packaging, wadah, aksesoris interior maupun eksterior. Pengembangan material tidak

hanya berhenti pada ketiga jenis material yang telah dijelaskan sebelumnya, akan

tetapi terus dilanjutkan dengan menggabungkan material-material berbeda untuk

memperoleh sifat material yang lebih baik. Material ini kemudian disebut sebagai

komposit. Material komposit dikembangkan dengan menggabungkan beberapa jenis

material berbeda untuk mendapatkan sifat material yang lebih baik yang berasal dari

perpaduan masing-masing material penyusun komposit tersebut.

Klasifikasi Material

Seperti yang telah disinggung sebelumnya, material pada dewasa ini

diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis yakni; (1) Logam, (2) Keramik, (3) Polimer, (4)

Komposit. Klasifikasi lebih kecil kemudian dibuat lagi berdasarkan pada perbedaan sifat

yang ada.

Logam

Material logam memiliki konduktor panas dan listrik yang sangat baik. Tak hanya

itu, material ini juga memiliki sifat-sifat mekanis yang unggul dibandingkan dengan

jenis material yang lain. Ada beragam jenis material logam yang ada saat ini, seperti

(3)

dan IIA serta golongan B (logam transisi). Dari sekian banyak jenis logam, ada

beberapa logam yang mendapatkan porsi besar di dalam apikasi-aplikasi dunia rekayasa

(engineering). Logam-logam tersebut diklasifikasikan ke dalam istilah ferrous dan

non-ferrous. Logam ferrous adalah yang yang berbasis pada Besi (Fe) sebagai komponen

penyusun utama sedangkan non-ferrous adalah selain Fe yang menjadi penyusun

utamanya. Beberapa non-ferrous digolongkan ke dalam base metal dikarenakan muda

bereaksi dengan oksigen (terkorosi) membentuk lapisan oksida di permukaannya.

Beberapa non-ferrous tersebut adalah Aluminium (Al), Tembaga (Cu), Timbal (Pb),

Seng (Zn), Nikel (Ni), dan Timah (Sn). Ada juga jenis non-ferrous lain yang juga banyak

diaplikasikan yakni Magnesium (Mg) dan Titanium (Ti).

(4)

Ferrous

Logam ferrous lebih banyak diaplikasikan di dalam dunia rekayasa karena

beragam sifat mekanis yang ditawarkan dari jenis-jenisnya yang berbeda. Berdasarkan

konsentrasi karbonnya maka kelompok logam ferrous dibedakan menjadi Baja (Steel)

dan Besi Tuang (Cast Iron).

Baja (Steel)

Karbon di dalam matriks besi akan memperkuat besi yang dalam keadaan murni

rendah sifat mekaniknya. Jika di dalam matriks besi kandungan karbonnya maksimal

2% maka disebut sebagai baja, tapi jika kandungan karbonnya lebih besar dari 2%

maka disebut sebagai besi tuang. Gambar 2 menunjukkan diagram kesetimbangan

antara besi dan karbon (Fe-C Phase Diagram).

(5)

Baja kemudian diklasifikasikan lagi ke dalam jenis-jenis berdasarkan kisaran

karbon yang terkandung di dalam matriks besi. Ada beberapa jenis fasa yang terdapat

di dalam baja dan juga besi tuang. Fasa-fasa tersebut adalah seperti yang terlihat pada

diagram fasa Fe-C yaitu; Austenite, Ferrite, Pearlite, dan Cementite. Berdaraskan

kandungan karbonnya maka baja dibedakan menjadi 3 jenis yakni;

1. Baja karbon rendah (Low C steel)

Baja jenis ini memiliki kandungan karbon hingga 0,3% sehingga memiliki mampu

bentuk yang baik dan mampu las yang baik. Oleh karena kandungan karbonnya yang

rendah maka baja jenis ini banyak dipergunakan untuk kaleng, panel kendaraan, kabel,

dll. Baja low C untuk aplikasi tersebut kandungan karbonnya < 0,1% dengan mangan

(Mn) sampai 0,4%, ditemui dalam bentuk lembaran tipis (sheet atau strip). Untuk plate

pada aplikasi structural umumnya kandungan karbonnya dinaikkan hingga 0,3%

dengan kandungan Mn hingga 1,5%. Kemungkinan aplikasinya adalah untuk produk

proses stamping, forging, seamless tube, dan boiler plate.

2. Baja karbon sedang (Mild steel)

Tidak berbeda dengan Low C steel kecuali kandungan karbonnya pada kisaran

0,3-0,6% dan mangannya 0,6-1,65% sehingga memiliki ketangguhan dan keuletan

yang baik, kekuatan sedang. Umumnya baja jenis ini dipergunakan untuk shafts, axles,

gears, crankshafts, couplings dan forgings. Untuk baja dengan kadungan 0,4-0,6% juga

dipergunakan untuk rails, railway wheels, dan rail axles.

3. Baja karbon tinggi (High C steel)

Baja jenis ini memiliki kandungan karbon >0,6% sehingga memiliki kekuatan

mekanis yang tinggi tetapi keuletan yang rendah. Baja ini memiliki kekerasan dan

ketahanan aus yang tinggi. Baja karbon tinggi diaplikasikan untuk material pembuatan

pegas dan kabel kuat-tinggi, rolling mills, rope wire, screw drivers, hammers, wrenches,

(6)

Gambar 3. Beberapa contoh aplikasi dari baja karbon

Besi Tuang (Cast Iron)

Adapun besi dengan kandungan karbon yang lebih besar daripada 2% maka

disebut sebagai besi tuang (cast iron). Besi tuang memiliki kandungan karbon jenuh

sehingga kelebihan karbon ini akan berbentuk karbon bebas yang tidak mengisi matriks

dari besi. Karbon bebas ini disebut sebagai grafit. Besi tuang digolongkan sebagai

berikut ini;

1. Besi tuang putih (white cast iron)

Besi tuang ini keras dan getas, memiliki ketahanan aus yang baik. Hal tersebut

dikarenakan matriks yang menyusun besi tuang ini adalah pearlite dan cementite yang

keras dan getas. Besi tuang jenis ini dibuat dengan pendinginan yang sangat cepat

sehingga mencegah terbentuknya grafit di dalam besi tuang. Biasanya dengan

memasangkan pendingin (chiller) di permukaan cetakan. Aplikasi dari besi tuang putih

adalah; brake shoes, shot blasting nozzles, mill liners, crushers, pump impellers dan

(7)

2. Besi tuang kelabu (grey cast iron)

Besi tuang ini dihasilkan dari proses pendinginan lambat. Matriksnya berupa

ferrite dengan grafit yang tersebat berbentuk flakes. Memiliki kuat tekan, ketahanan

fatik, dan ketahanan aus yang tinggi. Adanya grafit memberikan keuntungan berupa

kapasitas meredam getaran yang ringgi. Aplikasi untuk besi tuang ini adalah; gears,

flywheels, water pipes, engine cylinders, dan brake discs.

3. Besi tuang mampu tempa (malleable cast iron)

Besi tuang ini dibuat dengan memberikan perlakuan panas kepada besi tuang

putih. Matriksnya adalah ferrite dengan partikel-partikel grafit bebas. Besi tuang mampu

tempa memiliki keuletan dan mampu mesin yang baik. Besi tuang mampu tempa

dengan matriks ferritic lebih lunak dan tidak kuat serta keras dibandingkan yang

bermatriks pearlite. Aplikasi dari besi tuang jenis ini adalah; parts of power train of

vehicles, bearing caps, steering gear housings, agricultural equipment, railroad

equipment.

4. Besi tuang nodular (nodular cast iron)

Sebenarnya jenis ini sama dengan besi tuang kelabu, yang membedakan adalah

morfologi/bentuk dari grafitnya yaitu berbentuk bulat (spheroid) di dalam matriks ferrite

atau pearlite. Modifikasi grafit ini dengan penambahan magnesium (Mg) ke dalam

leburan sebelum casting. Memiliki keuletan yang tinggi, kekuatan fatik yang baik,

ketahanan aus baik, ketahanan guncang baik serta. Aplikasi untuk besi tuang jenis ini

adalah; automotive engine crankshafts, heavy duty gears, military and railroad vehicles.

Proses pembuatan besi baja dilakukan dengan mereduksi bijih besi (umumnya

magnetite [Fe3O4]) dengan reduktor karbon (kokas) di dalam tanur tinggi (blast

furnace). Hasil dari proses tersebut adalah Pig Iron yakni besi yang masih harus diatur

(8)

Gambar 4. Beberapa contoh aplikasi dari besi tuang

Non-ferrous

Logam-logam selain besi disebut sebagai non-ferrous metal. Seperti yang

disinggung sebelumnya, sebagai contoh dari logam-logam tersebut adalah aluminium,

tembaga, nikel, titanium, timbal, timah, dan lain-lain serta paduan-paduannya. Ada

beberapa kriteria yang diinginkan dari material ini untuk aplikasi-aplikasi structural

(9)

tinggi, ketahanan terhadap korosi karena lingkungan atau kimia. Berikut adalah

beberapa penjelasan dari logam-logam tersebut.

1. Aluminium

Logam Aluminium dalam keadaan murni sangat lunak, ringan, tidak beracun

(sebagai logam), non-magnetik. Aluminium juga mudah dibentuk (forming), dimesin

(machining), dan dituang (casting). Untuk meningkatkan kekuatannya maka aluminum

dipadu (alloying) dengan beberapa jenis logam lain yang memiliki struktur kristal yang

sama. Aluminum paduan (alloy) kemudian diklasifikasikan ke dalam beberapa seri

sesuai dengan logam pemadunya.

Tabel 1. Jenis paduan aluminum dan aplikasinya

Seri

Paduan Paduan Utama Sifat-sifat Industri

1xxx -

2xxx Tembaga (Cu) High strength Aircraft, automobile

3xxx Mangan (Mn)

(10)

Logam aluminium murni diperoleh dari proses ekstraksi bijih logamnya yang

disebut Bauxite dengan proses elektrolisis. Proses elektrolisis yang melibatkan energy

listrik untuk membebaskan logam aluminum dari pengotor bijihnya dinamakan Proses

Bayer. Bijih bauxite yang berasal dari tambang tidak bisa begitu saja direduksi dengan

reduktor seperto pada proses pengolahan besi baja. Bijih bauxite harus dirubah terlebih

dahulu menjadi alumina (Al2O3) untuk dapat diekstrak logam aluminumnya. Alumina

kemudian dicampur dengan elektrolit yang disebut cryollite pada saat proses

elektrolisis. Logam alumina kemudian akan terkumpul pada katoda dan akan

di-stripping lalu dileburkan kembali dan dicetak menjadi ingot.

(11)

2. Tembaga

Tembaga merupakan logam yang sangat penting kehadirannya dalam peradaban

manusia. Logam ini menjadi awalan perubahan peradaban yang lebih maju yakni

Peradaban Zaman Perunggu dimana perkakas baru semuanya mulai digantikan oleh

perkakas yang terbuat dari perunggu (paduan antara Cu dengan Sn). Logam tersebut

lunak serta memiliki konduktifitas termal dan listrik yang sangat baik/tinggi. Logam Cu

murni lunak dan mudah dibentuk, dipemukaannya akan terbentuk tarnish berwarna

jingga kemerahan jika terekspos udara. Ada beberapa jenis paduan tembaga yang

banyak dipergunakan di dalam dunia rekayasa (engineering), berikut adalah beberapa

jenis tersebut.

(12)

Tabel 2. Jenis paduan tembaga dan aplikasinya

Jenis paduan Properties Aplikasi

Tembaga murni; Cu Ulet, tahan korosi, konduktor listrik baik

Cupronickel; Cu-Ni Ketahanan korosi baik Uang koin, thermocouple, zippers, perhiasan, strings

Tembaga diekstrak dari bijih logamnya yang umumnya ditambang yaitu

chalcopyrite (CuFeS2) dan bornite (Cu5FeS4). Tidak seperti aluminum yang hanya bisa

diekstrak dengan energy listrik, tembaga dapat diekstak dengan dua metode yaitu

dengan mereduksinya memakai reduktor dengan bantuan panas (pyrometallurgy) atau

dengan energy listrik dengan elektrolisis (hydrometallurgy).

3. Nikel

Nikel adalah salah satu logam non-ferrous yang sangat penting di dalam dunia

rekayasa (engineering). Logam ini memiliki ketahanan mulur (creep) yang sangat baik.

Sifat tersebut sangat penting untuk aplikasi-aplikasi yang berada pada temperature

sangat tinggi dimana logam lain tidak dapat bertahan. Untuk aplikasi-aplikasi yang

membutuhkan ketahanan korosi yang baik sangat membutuhkan keberadaan logam ini.

Logam nikel bersama kromium dan besi membentuk paduan baja tahan karat (stainless

steel) yang banyak diaplikasikan untuk peralatan-peralatan yang tahan korosi. Logam

nikel diekstrak dari bijih logamnya dengan menggunakan metode baik pyrometallurgy

maupun hydrometallurgy. Bijih logam nikel yang umumnya ditambang ada dua yaitu

dari jenis sulfide dan oksida, dari jenis sulfide umumnya adalah pentlandite dan dari

jenis oksida adalah laterite (ada limonite, saprolite, dan garnierite). Karena ketahanan

korosi yang baik dan juga pada temperature tinggi maka nikel banyak diaplikasikan

(13)

Nikel digunakan di banyak industri dan produk-produk konsumsi, termasuk baja

tahan karat, magnet, koin, baterai isi ulang, senar gitar dan paduan-paduan khusus.

Nikel juga digunakan untuk pelapisan (plating) dan sebagai penghasil warna hijau

dalam gelas. Nikel merupakan logam pemadu (alloying metal) yang unggul dan

kegunaan utamanya adalah pada baja nikel (nickel steel) dan besi tuang nikel (nickel

cast iron) yang bermacam-macam jenis. Nikel juga banyak dipergunakan untuk

paduan-paduan lainnya, seperti kuningan dan perunggu nikel (nickel brasses and bronzes), dan

juga paduan-paduan dengan tembaga, kromium, aluminium, timbal, kobalt, perak, dan

emas. Berikut beberapa data statistik mengenai penggunaan nikel dalam berbagai

bidang; Water treatment (4%), Pulp and paper (8%), Plumbing and piping (8%), Hot

water system (3%), Marine (3%), Architecture, building and construction (18%),

Consumer goods (15%), Transport and automotive (12%), Chemical processing (11%),

Kitchen work-surfaces and kitchenware (8%), Energy (10%)

(14)

Dari sector-sektor tersebut nikel dikonsumsi dalam bentuk logam-logam yang

dapat diklasifikasikan secara sederhana sebagai berikut yakni; baja tahan karat

(stainless steel), paduan-paduan super (superalloys), logam murni untuk pelapisan, dan

dalam bentuk unsur pemadu untuk jenis paduan-paduan logam lainnya. Ada beberapa

jenis stainless steel berdasarkan matriksnya yakni; austenitic stainless steel, martensitic

stainless steel, ferritic stainless steel, duplex stainless steel, dan superduplex stainless

steel.

4. Titanium

Logam titanium sangat terkenal sekali dengan kekuatannya yang dapat serupa

dengan beberapa baja tapi lebih ringan daripada baja (sekitar 45% lebih ringan).

Logam ini juga terkenal dengan ketahanan korosinya yang baik. Akan tetapi

kekuatannya tidak mampu bertahan pada temperature 430°C (mengalami pelunakan).

Proses ekstraksinya menggunakan Proses Kroll atau Proses Hunter dari bijih logamnya

yaitu rutile atau ilmenite yang terdapat di kerak bumi. Logam titanium lebih banyak

diaplikasikan sebagai elemen paduan untuk pada baja maupun aluminum. Pada baja

titanium berfungsi sebagai penghalus butir dan juga pada aluminum. Adanya titanium

juga meningkatkan kekuatan dari aluminum.

Aplikasi dari logam aluminum banyak pada industry dirgantara seperti pada

paduan AA 6061-T6 pada pesawat-pesawat terbang komersial. Titanium 6AL-4V banyak

digunakan pada bagian-bagian pesawat seperti fire walls, landing gear, exhaust ducks

(helicopter), dan hydraulic system. Pada bagian mesin, titanium digunakan pada rotor,

compressor blades, dan nacelles. Sedangkan untuk aplikasi di laut, titanium digunakan

untuk pembuatan propeller shafts dan rigging, dan juga untuk heat exchangers pada

desalination plants. Titanium dalam bentuk oksidanya (TiO2) digunakan sebagai

pigment warna putih untuk cat, kertas, pasta gigi dan plastic. Titanium dioksida (TiO2)

juga dipergunakan sebagai tabir surya pada produk-produk kosmetik untuk melindungi

(15)

kanker kulit. Titanium dioksida juga berfungsi sebagai fotokatalis dalam pengolahan air

kotor.

Logam titanium juga banyak dipergunakan di bidang olah raga seperti; tennis

rackets, golf clubs, lacrosse stick shafts, cricket, hockey, lacrosse, football helmet grills,

dan frame sepeda serta komponen lainnya. Ada juga aplikasi logam ini untuk

barang-barang outdoor seperti cookware, peralatan makan, lentera, dan kerangka tenda.

Titanium memiliki tampilan kilau logam yang sangat menarik sehingga cocok juga untuk

aplikasi di bidang structural seperti tugu atau monument peringatan, atau sebagai

casing untuk peralatan elektronik atau juga dapat sebagai perhiasan seperti cincin.

Titanium memiliki sifat yang istimewa untuk aplikasi di bidang medis yakni

biocompatible, artinya logam titanium dapat diterima oleh tubuh manusia jika

dipasangkan di dalam tubuh manusia dan tidak menyebabkan inflamasi. Karena sifatnya

tersebut, titanium sering dijadikan implant pada proses penyembuhan tulang yang

patah. Selain itu, untuk pemasangan gigi palsu juga menggunakan logam titanium

sebagai akarnya.

(16)

5. Timah

Logam timah bersifat lunak, mudah ditempa dan tahan korosi serta tidak

beracun untuk manusia. Pada masa lampau logam tersebut merupakan logam paduan

terbesar di dalam pembuatan perunggu (Cu-Sn). Bersama tembaga, logam timah telah

menjadi warisan peradaban yang sangat berharga. Perkakas sehari-hari yang terbuat

dari perunggu banyak sekali memudahkan kehidupan manusia pada zaman perunggu

(Bronze age) sejak 3000 SM, baru setelah 600 SM logam timah murni diproduksi.

Logam timah diperoleh dari ekstraksi bijih logam cassiterite (SnO2) yang umumnya

banyak ditambang. Selain cassiterite sebagai mineral bijih utama ada juga mineral lain

yang mengandung logam timah namun dalam persentase yang lebih kecil yaitu;

stannite, cylindrite, franckeite, canfieldite, dan tealite (dari jenis sulfide). Proses

ekstraksi logam timah menggunakan metode pyrometallurgy yakni melebur bijih logam

bersama reduktor karbon sehingga terpisah logam timah dari kotorannya. Di Indonesia,

bijih logam timah berupa cassiterite banyak terdapat di Bangka dan Belitong.

Logam timah banyak dipergunakan sebagai filler untuk proses soldering

(menempati 52%). Sebagai soldering filler, logam timah dipadu dengan timbal (63% Sn

dan 37% Pb) yang membentuk campuran eutektik bertitik lebur rendah. Soldering

banyak diaplikasikan pada industry elektronik dan penyambungan pipa. Untuk

mencegah korosi terjadi pada baja maka dilakukan pelapisan (coating) menggunakan

logam timah. Baja lapis timah umumnya dipergunakan sebagai food packaging dalam

mengawetkan makanan. Logam timah juga dipergunakan sebagai paduan dengan

logam lain, umumnya dipadu dengan tembaga, sebagai contoh adalah pewter (paduan

Cu-Sn dengan 99%Sn). Logam timah juga dapat dijadikan sebagai elemen dekorasi,

sebagai contoh adalah punched tin lanterns atau pierced tin. Untuk dunia medis,

persenyawaan timah dengan fluoride (SnF2) digunakan di dalam produk-produk

perawatan gigi. Persenyawaan logam timah dengan senyawa organic (contoh

hidrokarbon) sangat beracun, senyawa ini disebut sebagai organotin. Organotin sangat

(17)

algaesida, pengawet kayu, dan antifouling agents. Penggunaan organotin untuk biosida

sangat ketat aturannya dikarenakan sangat berbahaya bagi kesehatan manusia.

Gambar 9. Beberapa contoh aplikasi dari timah dan paduannya

6. Timbal

Logam timbal (dikenal juga sebagai timah hitam) adalah logam yang mengkilat

abu-abu kebiruan yang memiliki ketahana korosi yang baik dan mudah sekali dibentuk.

Logam ini telah dipergunakan oleh manusia untuk keperluan sehari-hari sejak 5000

tahun yang lalu. Logam ini di dalam bidang kesehatan digolongkan sebagai logam berat

yang toksik untuk tingkat pajanan tertentu kepada manusia. Logam ini merusak sistem

syaraf dan menyebabkan kemunduran otak. Kadar Pb yang berlebih menyebabkan

kelainan pada darah mamalia. Sama seperti logam berat lainnya, seperti merkuri, timbal

akan terakumulasi pada jaringan lunak dan tulang. Logam timah hitam murni terdapat

di alam, tetapi jarang sekali ditemui. Timah hitam biasanya dalam bentuk bijih dan

(18)

potensial yang umumnya ditambang adalah galena (PbS), cerrusite (PbCO3), dan

anglesite (PbSO4). Galena merupakan bijih timah hitam utama yang mengandung kadar

Pb 86.6%. Bijih timah hitam dengan kandungan Pb kurang dari 10% dan atau

sedikitnya 3% masih dapat dieksploitasi secara eknomonis. Kadarnya dapat

ditingkatkan dengan proses pengolahan mineral. Umumnya menggunakan flotasi

sehingga kadarnya naik menjadi 70% atau lebih.

Logam ini telah dipergunakan sebagai pipa air pada Kekaisaran Romawi, sebagai

pelapis (glaze) pada keramik-keramik kuno, sebagai kosmetik (kohl), dipergunakan oleh

orang Mesir Kuno untuk menggelapkan tepian kelopak mata. Pada zaman modern,

logam ini dipergunakan pada konstruksi bangunan, baterai, selongsong peluru,

pemberat pancing, paduan timah solder, dan sebagai pelapis radiasi.

Aplikasi-aplikasi yang menggunakan logam timah hitam secara rinci adalah

sebagai berikut ini:

 Batteries: wire/wireless phone, UPS, remote area (dessert, navigational systems in the ocean), military weapons (submarines, missile launcher, power backup for

Command, Communications, & etc.), material handling (forklifts, mine vehicles),

starting, lighting, and ignition.

 Rolled/extruded products: roofing/flashings/claddings, radiation shielding, noise insulation, damp roofing, and earthquake dumpers.

 Pigments/chemicals: CRT (cathode ray tubes), radiation glass, lead crystal; optical glass, ceramic glazes, lead stabilizers, lead paint.

 Alloys: solder, terne plate (lead-based alloy coating), brass, and bronze.  Cable sheathing: power and communications

 Shot/ammunition: police, military, sport

 Gasoline additives: tetra ethyl lead (TEL); sudah mulai dihilangkan.

(19)

Gambar 10. Beberapa contoh aplikasi dari timbal/timah hitam dan paduannya

Keramik

Keramik identik dengan clay (tanah liat) sebagai bahan dasar pembuatannya, hal

ini karena pada masa lampau keramik dibuat dari material tersebut dengan cara

dibentuk lalu dibakar di dalam tungku. Seiring perkembangan teknologi, keramik jadi

lebih menarik tempilannya dengan ditemukannya teknik pewarnaan (glazing)

dipermukaannya. Keramik ada yang kristalin ada pula yang amorf (contohnya glass).

Keramik memiliki sifat mekanis yang baik dalam hal ketahanan aus dan temperature

tinggi. Material ini juga memiliki kekuatan tekan yang baik akan tetapi karena sifatnya

yang getas maka tidak tahan terhadap beban tarik satu arah. Keramik diklasifikasikan

(20)

1. Glasses: optical, composite reinforce, containers, household

2. Clay products: whiteware, bricks

3. Refractories: furnace lining (fire bricks)

4. Abrasives: sandpaper, cutting, polishing

5. Cements: composite, structural

6. Advance ceramics: engine (rotors, valves, bearings), sensors

Ada beberapa metode di dalam pembuatan keramik, yaitu;

a. Glass forming

Teknik ini dipergunakan di dalam pembuatan benda-benda dari glass. Bahan

dasar di dalam glass forming adalah silica (SiO2) dengan penambahan additives berupa

air kaca (soda glass) sebanyak 30%, untuk gelas temperature tinggi seperty Pyrex

ditambahkan air kaca sebanyak 20%. Additives diperlukan untuk menaikkan viskositas

gelas. Tak berbeda dengan logam, komponen dari gelas juga dibentuk dengan proses

deformasi. Ada beberapa proses di dalam pembuatan benda-bendar dari gelas, berikut

ini prosesnya;

 Hot-pressing, seperti proses tempa pada logam dimana segumpal gelas panas ditekan diantara cetakan (dies). Biasa dipakai untuk membuat insulator dari

gelas.

 Rolling, untuk memproduksi lembaran gelas (sheet)

 Float moulding, untuk memproduksi kaca jendela yang jernih

 Blow moulding, untuk memproduksi botol atau keca pada bola lampu pijar  Fiber drawing, untuk memproduksi fiber glass

b. Particulate forming

Pembuatan komponen dari keramik umumnya dengan metode ini yang mana

melibatkan proses pressing menggunakan cetakan kemudian dilanjutkan dengan proses

sintering pada temperatur tinggi sehingga terjadi perlekatan antar partikel, tujuan

(21)

ini lebih terkenal untuk pembuatan engineering ceramics (material keramik untuk

aplikasi-aplikasi khusus di bidang rekayasa). Serbuk keramik terlebih dahulu dicampur

dengan binder (pengikat) sebelum di-pressing. Ada tiga jenis teknik pressing di dalam

proses ini yaitu;

1. Uniaxial compression, dipadatkan pada satu arah

2. Isostatic (hydrostatic) compression, tekanan diberikan oleh fluida, serbuk

keramik ditempakan di dalam wadah karet.

3. Hot pressing, proses penekanan melibatkan panas

c. Cementation

Pada proses ini terjadi pengerasan pasta yang dibuat dari campuran antara

material semen dengan air (contoh; concrete). Umumnya digunakan untuk membangun

struktur dengan dimensi yang besar dan bentuk yang kompleks seperti apartemen,

jalan laying, dll. Proses pengerasan semen terjadi karena terjadi peristiwa hidrasi dari

semen (reaksi kimia kompleks yang melibatkan air dan partikel semen). Sampai saat ini,

material semen Portland yang paling banyak dipergunakan pada proses cementation.

Semen Portland dibuat dari campuran antara clay dan mineral gamping yang kemudian

dikalsinasi pada 1400°C. Setelah proses kalsinasi kemudian dilakukan grinding hingga

menjadi serbuk halus yang kita kenal sebagai semen untuk bangunan.

Beberapa contoh engineering ceramics adalah alumina (Al2O3), zirconia (ZrO2),

silicon karbida (SiC), magnesia (MgO). Material-material tersebut banyak dipergunakan

sebagai batu tahan api (refraktori) karena ketahanan temperature tinggi yang baik

seperti alumina, dan magnesia. Ada juga yang dipergunakan untuk bidang medis

(22)

Gambar 11. Beberapa contoh aplikasi dari material keramik

Polimer

Polimer adalah molekul besar yang tersusun atas unit terkecil yang berulang dan

teratur. Unit terkecil tersebut dinamakan monomer. Material ini bersifat isolator, tahan

korosi namun tidak tahan temperature tinggi, mudah dibentuk, viskoelastis dan

non-kristalin. Polimer dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu (1) polimer alam dan (2)

polimer sintetis. Polimer alam adalah molekul besar yang terjadi secara alami dan

terdapat di alam, sebagai contoh adalah shellac, amber, karet alam, protein, DNA, dan

juga selulosa. Sedangkan polimer sintetis banyak sekali jumlahnya. Pada umumnya

polimer sintetis merupakan molekul besar yang monomernya merupakan turunan rantai

karbon dari minyak bumi meskipun ada juga yang bukan berupa rantai karbon, sebagai

contoh adalah karet sintetis, Bakelite, neoprene, nylon, PVC, polystyrene, polyethylene,

polypropylene, polyacrylonitrile, PVB, silicone, dll. Berdasarkan pola susunan

(23)

Gambar 12. Jenis-jenis copolymer

1. Periodic copolymers, monomernya tidak berlainan.

2. Alternating copolymers, monomernya berlainan secara bergantian.

3. Statistical copolymers, monomernya tersusun secara acak (random).

4. Block copolymers, tersusun atas satu atau lebih subunit homopolimer. Jika

terdiri dari dua homopolimer maka disebut diblock copolymer, jika terdiri dari

tiga maka disebut sebagai triblock copolymer.

5. Graft copolymer, mengandung rantai cabang yang berbeda dengan rantai induk

polimer.

Ada banyak jaenis polimer yang sudah dikembangkan. Ada yang disebut sebagai

thermoset dan ada pula yang disebut sebagai thermoplast. Polimer thermoset

contohnya adalah phenolics, melamine, epoxy. Sedangkan themoplastik contohnya

adalah polyethylene, polypropylene, PVC, PTFE/Teflone, polystyrene. Polimer thermoset

akan melunak jika dipanaskan namun tidak dapat dibentuk dan tidak akan mengalir.

Berbeda dengan polimer thermoset, polimer thermoplastic akan melunak dan mudah

dibentuk ketika dipanaskan. Ketika didinginkan akan menjadi kaku. Polimer jenis ini

dapat didaur ulang karena jika dipanaskan ia akan melunak dan dapat dibentuk lagi

(24)

Reaksi polimerisasi ada yang disebut addisi dan ada juga yang kondensasi.

Polimerisasi addisi adalah polimer yang terbentuk dari reaksi addisi dimana monomer

berikatan satu sama lain tanpa kehilangan atom atau molekul. Ada tiga tahapan yang

berlangsung ketika polimer terbentuk melalui reaksi polimerisasi addisi yakni (1) tahap

inisiasi (initiation), (2) tahap propagasi (propagation), dan (3) tahap terminasi

(termination). Beberapa contoh polimer addisi adalah sebagai berikut;

Tabel 3. Jenis polimer addisi dan aplikasinya

Nama polimer Monomer Aplikasi

Polyethylene Ethene Kantong, insulator kabel, botol

Polypropylene 1-propene Fibers, karpet indoor-outdoor, botol

Polystyrene Styrene

Styrofoam, tableware (garpu, pisau, sendok) tempat

sampah, videocassette case

Poly(vinyl chloride) (PVC) Vinyl chloride

Pembungkus makanan, botol,

Poly(vinyl acetate) (PVA) Vinyl acetate

Adhesives (Elmer’s glue), cat,

butadiene Karet tahan bensin dan minyak Styrene butadiene rubber

(SBR) - Karet tak-pantul untuk ban

Sedangkan polimerisasi kondensasi adalah proses berikatannya monomer

(25)

berasal dari atom yang hilang tersebut. Berbeda dengan polimerisasi addisi, monomer

pada polimerisasi kondensasi adalah gugus-gugus fungsional yang memiliki dua

karakterisasi yakni;

1. Selain berikatan ganda, monomer juga memiliki gugus fungsional (seperti

alcohol, amine, atau gugus asam karboksil).

2. Tiap monomer setidaknya memiliki dua situs reaktif, yang biasanya berarti dua

gugus fungsional.

Beberapa jenis polimer kondensasi adalah sebagai berikut ini;

Tabel 4. Jenis polimer kondensasi dan aplikasinya

Nama polimer Aplikasi

Polyamides (nylon) Fibers, molded objects Polyesters (Dacron, Mylar,

Fortrel) Linear polyesters, fibers, recording tape Polyesters (Glyptal resin) Cross-linked polyesters, paints

Polyesters (Casting resin) Cross-linked dengan styrene dan benzoyl peroxide, fiberglass boat resin, casting resin

Phenol-formaldehyde (Bakelite)

(26)

Gambar 13. beberapa contoh dari aplikasi polimer

Beberapa jenis polimer thermoplastic dapat didaur ulang, berikut ini adalah

contohnya dengan symbol daur ulang masing-masing;

(27)

Komposit

Komposi merupakan material yang tersusun atas dua atau lebih material sebagai

konstituen dan memiliki sifat gabungan dari kedua material konstituen tersebut.

Komposit terdiri atas matriks dan penguat (reinforce/filler) yang menjadi definisi

khususnya. Matriks pada komposit berfungsi sebagai distributor tegangan yang diterima

oleh penguat yang jenisnya dapat bermacam-macam. Berdasarkan jenis matriksnya

komposit debedakan atas beberapa kelas yakni;

Gambar 15. Klasifikasi komposit berdasarkan jenis matriks

Ada beragam jenis penguat yang dipergunakan di dalam fabrikasi composite.

Penguat tersebut bergantung pada matriks yang dipergunakan. Beberapa contoh

penguat adalah; fibre glass, alumina, silicon carbide.

1. Polymer matrix composite

Komposit yang terdiri matriks polimer (resin) dan penguat, biasanya fibre, yang

terdistribusi di dalam matriks. Terdapat dua jenis resin untuk komposit matriks polimer

yakni polimer thermoset dan thermoplas. Matriks polimer yang memiliki kekuatan

mekanis yang rendah, missal; duktilitas tinggi, modulus young rendah, digabungkan

(28)

modulus young tinggi, yang tinggi sehingga didapatkan kombinasi dari keduanya.

Komposit matriks polimer yang diperkuat dengan jalinan fibre memiliki kekuatan

mekanis yang baik yakni;

Komposit matriks polimer banyak diaplikasikan karena low cost di dalam proses

fabrikasinya akan tetapi ada beberapa kekurangan yang dimiliki oleh koposit jenis ini

yaiku;

 Low thermal resistance, tidak tahan temperature tinggi  High coefficient of thermal expansion

Berdasarkan jenis material penguatnya komposit matriks polimer terdiri dari tiga

yaitu;

1. Fiberglass – Glass fibre reinforced polymers

2. Carbon fibre reinforced polymers

3. Kevlar (Aramid) fibre reinforced polymers

Untuk memperoleh sifat mekanis yang berbeda-beda sesuai keinginan maka

penguat dapat disusun berdasarkan orientasi yang berbeda-beda. Berikut adalah jenis

orientsi/susunan dari penguat tersebut;

 Unidirectional fibre  Rovings

 Veil mat

(29)

 Woven fabric

Komposit matriks polimer banyak dimanufaktur untuk aplikasi-aplikasi berikut;

secondary load-bearing aerospace structures, boat bodies, canoes, kayaks, automotive

parts, radio controlled vehicles, sport goods (golf clubs, skis, tennis racquets, fishing

rods), bullet-proof vests and other armor parts, brake and clutch linings.

Gambar 16. Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks polimer

2. Metal matrix composite

Komposit yang matriksnya adalah logam, umumnya logam-logam non-ferrous

seperti Aluminum, Magnesium,Titanium, dan Tembaga. Matriks logam yang menempati

persentase terbesar dari komposit matriks logam adalah Aluminum. Untuk penguat

pada komposit matriks ini pada umumnya adalah keramik karena titik leburnya lebih

tinggi dari pada logam matriksnya. Beberapa jenis penguat untuk komposit matriks

logam adalah alumina (Al2O3), silicon carbide (SiC), graphite, titanium boride (TiB2),

(30)

Aluminum matrix composite (AMC)

Matriks untuk komposit ini umumnya dari paduan Al-Si (seri 4xxx) dan juga dari

seri 2xxx dan 6xxx. Jenis penguat ang dipergunakan adalah;

- Alumina (Al2O3) atau silicon carbide (SiC) dalam bentuk partikel sebanyak

15-70 vol% (particulate composite)

- Continuous fibre dari alumina, SiC, graphite (long fibre reinforced composite)

- Discontinuous fibre dari alumina (short-fibre reinforced composite)

Teknik farbrikasinya ada tiga yakni; (1) powder metallurgy (sintering), (2) stir

casting, (3) infiltration. Sifat-sifat yang dimiliki oleh komposit matrik logam aluminum

adalah;

- High strength bahkan di temperature tinggi

- High stiffness (modulus young)

- Low density, ringan

- High thermal conductivity

- Excellence abrasion resistance

Komposit matriks logam aluminum dimanufaktur untuk aplikasi-aplikasi;

automotive parts (pistons, pushrods, brake components), brake rotors for high speed

trains, bicycles, golf clubs, electronic substrates, cors for high voltage electrical cables.

Magnesium matrix composite

Komposit ini menggunakan magnesium sebagai matriksnya dan penguatnya

kebanyakan adalah silicon karbida (SiC) dalam bentuk partikel (particulate composite).

Sifat-sifat yang dimiliki oleh komposit matriks ini adalah;

- Low density, ringan

- High stiffness (modulus young)

(31)

- Good strength bahkan di temperature tinggi

- Good creep resistance

Komposit matriks logam magnesium dimanufaktur untuk aplikasi-aplikasi;

components for racing cars, lightweight automotive brake system, aircraft parts for:

gearboxes, transmissions, compressors and engine.

Titanium matrix composite

Matriksnya adalah logam titanium yang ringan lagi kuat. Penguat yang umumnya

dipergunakan adalah continuous monofilament SiC fibre, titanium boride (TiB2), dan

titanium carbide (TiC) dalam bentuk partikel. Teknik fabrikasinya menggunakan powder

metallurgy (sintering). Sifat-sifat yang dimiliki oleh komposit matriks logam titanium

adalah;

- High strength

- High stiffness (modulus young)

- High creep resistance

- High thermal stability

- High wear resistance

Komposit matriks logam titanium dimanufaktur untuk aplikasi-aplikasi; structural components of the F-16 jet’s landing gear, turbine engine components (fan blades,

actuator pistons, synchronization rings, connecting links, shafts, discs), automotive

enginecomponents, drive train parts, general machine components.

Copper matrix composite

Komposit jenis ini menggunakan logam tembaga sebagai matriksnya dan

(32)

dalam bentuk partikel. Metode farbikasinya dengan powder metallurgy (sintering) dan

infiltrasi. Sifat-sifat yang dimiliki oleh komposit matriks logam tembaga adalah;

- Low coefficient of thermal expansion

- High stiffness (modulus young)

- Good electrical conductivity

- High thermal conductivity

- Good wear resistance

Komposit matriks logam tembaga dimanufaktur untuk aplikasi-aplikasi; hybride

modules, electronic relays, electrically conducting springs and other electrical and

electronic components.

(33)

3. Ceramic matrix composite

Komposit yang matriksnya berupa keramik dengan penguat yang juga dari

keramik. Matriks keramik tersebut dapat berupa alumina (Al2O3) atau silicon karbida

(SiC). Sedangkan penguatnya juga dapat berasal dari jenis keramik yang sama.

Komposit matriks keramik dirancang untuk meningkatkan ketangguhan keramik

konvensional yang pada umumnya getas. Jenis penguatnya dapat berupa contiuous

(long) fibre atau discontinuous (short) fibre. Sebagai contoh untuk short fibre adalah

Al2O3, SiC, TiB2, aluminum nitride (AlN), zirconia (ZrO2). Kebanyakan komposit matriks

keramik menggunakan penguat dari SiC karena menghasilkan kekuatan dan modulus

young yang tinggi. Sifat-sifat yang dimiliki oleh komposit jenis ini adalah;

- High mechanical strength bahkan pada temperature tinggi

- High thermal shock resistance

- High stiffness

- High toughness

- High thermal stability

- Low density

- High corrosion resistance bahkan pada temperature tinggi

Proses fabrikasi komposit matriks keramik dapat dengan metode konvensional

untuk pembuatan keramik pada umumnya yaitu pencampuran antara matriks dan

penguat kemudian dikuti dengan proses pada temperature tinggi seperti; hot pressing,

sintering. Metode tersebut biasanya untuk short-fibre composite, sedangkan untuk

long-fibre composite menggunakan metode infiltrasi. Sebagai contoh untuk komposit

matriks keramik adalah sebagai berikut ini;

Silicon carbide matrix composite

Difabrikasi dengan metode chemical vapour infiltration atau liquid phase

infiltration dari matriks ke dalam perform yang disiapkan dari silicon carbide fibre.

(34)

engines, hot gas re-circulating fans, heat exchangers, rocket propulsion components,

filters for hot liquids, gas-fired burner parts, furnace pipe hangers, immersion burner

tubes.

Alumina and alumina-silica (mullite) matrix composite

Difabrikasi dengan metode sol-gel, direct metal oxidation atau chemical bonding.

Komposit jenis ini dimanufaktur untuk aplikasi-aplikasi; manufacturing heat exchangers,

filters for hot liquids, thermo-photovoltaic burners, burner stabilizers, combustion liners

of gas turbine engines.

Carbon-carbon composite

Difabrikasi dengan metode chemical vapour infiltration atau liquid phase

infiltration dari matriks ke dalam perform yang telah dibuat dari serat karbon (carbon

fibre). Komposit jenis ini dmanufaktur untuk aplikasi-aplikasi; high performance braking

systems, refractory components, hot-pressed dies, heating elements, turbojet engine

components.

4. Carbon and graphite composite

Komposit matriks karbon dan grafit memiliki keunggulan yaitu kekuatan dan

rigiditasnya tidak berubah pada temperature tinggi yang temperaturnya mencapai

2300°C. Komposit jenis ini difabrikasi dengan teknik kompaksi atau multiple

impregnation dari frame berpori dengan liquid carbonizer precursor serta subsequent

pyrolization. Komposit jenis ini juga dapat difabrikasi dengan metode chemical vapor

deposition (CVD) dari pyrolitic carbon. Sebenarnya komposit matriks karbon tidak

dipergunakan untuk aplikasi temperature tinggi sebagaimana komposit jenis lain kan

tetapi karena sifatnya yang mampu mempertahankan kekuatan dan rigiditas pada

temperature hingga 2300°C membuatnya dapat dipergunakan untk aplikasi yang

(35)

Gambar 18. Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks keramik

Material Mutakhir

Material mutakhir adalah jenis-jenis material yang dirancang khusus untuk

aplikasi-aplikasi teknologi tinggi (high-tech) yang memerlukan material dengan

sifat-sifat yang spesifik. Tidak ada domain ataupun batasan yang jelas untuk material

mutakhir. Material mutakhir dapat berasal dari polimer sintetis, logam, keramik,

komposit yang masing-masing difabrikasi dan dimanufaktur dengan teknologi khusus.

Material mutakhir juga dapat merupakan gabungan dari beberapa jenis material sama

(36)

liquidcrystal (LCs), semiconductor, superconductor, mesoporous materials, shape

memory alloys, sel bahan bakar (fuel cell), nanomaterial, biomaterial, biodegradable

polymer.

Material terbarukan juga merupakan bagian dari definisi material mutakhir

karena diproses dengan teknologi canggih dan difungsikan untuk proses yang spesifik

dan rumit. Material terbarukan berasalh dari sumber yang dapat terus beregenerasi,

contohnya berasal dari tumbuhan, binatang atau ekosistem sehingga produksinya dapat

dilakukan berulang kali. Beberapa contoh untuk jenis material mutakhir adalah sebagai

berikut ini;

dikembangkan material-material yang difungsikan untuk aplikasi-aplikasi yang semakin

canggih seperti di bidang electronics, spacecraft, health, energetic. Beberapa contoh di

(37)

a. Shape memory alloy

Shape memory alloy (SMA, smart metal, memory metal, memory alloy, muscle

wire, smart alloy) merupakan paduan yang dapat mengingat bentuk aslinya. Paduan ini

dibentuk dengan proses tempa dingin sehingga komponen yang terbuat dar paduan ini

dapat kembali ke bentuk asalnya dengan cara dipanaskan. Material ini merupakan

alternatif material yang ringan yang dapat menggantikan aktuator konvensional seperti

hydraulic, pneumatic, and motor-based systems. Aplikasinya juga meliputi: kedokteran

dan ruang angkasa.

Gambar 19. Beberapa contoh aplikasi dari Shape Memory Alloy (SMA)

b. Metallic biomaterial

Untuk menjadi biomaterial maka logam harus compatible denga lingkungan

tubuh manusia dalam artian tidak ditolak oleh system kekebalan dan tidak melepaskan

substansi berbahaya ke dalam tubuh manusia. Sifat tersebut dinamakan sebagai

biokompatibilitas. Logam-logam yang terkenal dengan sifat biokompatibilas yang baik

(38)

non-ferrous ada logam titanium dan paduannya yang banyak diaplikasikan untuk perawatan

gigi dan ortopedi seperti implant untuk proses penyembuhan tulang patah.

Gambar 20. Beberapa contoh aplikasi dari titanium biomaterial

c. Amorphous metal (logam amorf)

Material ini juga dinamakan sebagi metallic glass karena tidak memiliki struktur

kristal sebagaimana logam pada umumnya. Logam amorf adalah material logam

dengan struktur atom yang tidak teratur (tidak kristalin). Material ini difabrikasi

langsung dari lelehan logamnya dengan pendinginan yang sangat cepat (104-105 °C/detik), dengan laju pendinginan yang sangat cepat tersebut maka atom-atom di

dalam lelehan logam tidak mendapat kesempatan untuk menjadi teratur. Selain

pendinginan super cepat, metallic glass juga dapat difabrikasi dengan teknik physical

vapour deposition, solid-state reaction, ion irradiation, mechanical alloying.

Logam amorf memiliki ketahanan aus dan korosi yang sangat baik karena tidak

memiliki batas butir sebagai titik lemah logam pada umumnya. Logam ini lebih tangguh

dan ulet dibandingkan dengan oxide glasses dan keramik pada umumnya. Logam amorf

telah banyak diaplikasikan untuk bidang kesehatan, olahraga, dan elektronik. Untuk

bidang kesehatan sebagai skrup, pen, atau plat untuk tulang, medical scalpels, coating

untuk hip implant. Untuk bidang oleh raga seperti raket tenis, golf clubs, skis, baseball

(39)

pipes, armor, ballistic, cell phone casing, anti-theft devices, perhiasan seperti jam

tangan dan cincin.

Gambar 21. Beberapa contoh aplikasi dari material amorf (metallic glass)

d. Mesoporous material

Material yang memiliki pori dengan diameter diantara 2-50 mm disebut material

mesopori. Jika pori < 2 mm disebut microporous material dan > 50 mm disebut

macroporous material. Material ini memiliki luas permukaan yang besar sehingga

memiliki banyak tempat untuk proses serapan terjadi. Sefat tersebut cocok diaplikasi

sebagai katalis, sensor, dan lain-lain yang membutuhkan surface area yang besar.

Beberapa contoh material mesopori adalah dari jenis alumina, silica, oksida-oksida dari

niobium, tantalum, titanium, zirconium, cerium, dan timah. Struktur mesopori-nya dapat

dibuat menjadi teratur atau sebaliknya. Untuk memfabrikasi material mesopori ada

beberapa metode yaitu; (1) Pillaring method, (2) Liquid crystal templating. Material

mesopori dapat diaplikasikan untuk bidang catalysis, sorption, gas sensing, ion

(40)

Gambar 22. Zeolite mesoposi disintesis dari abu terbang (fly ash)

e. Geopolymer

Material ini pertamakali dikembangkan oleh Joseph Davidovits sejak tahun 1973,

sedangkan terminologi geopolimer diperkenalkannya pertama kali pada tahun 1976.

Material ini memiliki sifat gabungan antara polimer anorganik (plastik) dan keramik.

Geopolimer bisa disintesis dari mineral aluminosilikat dan limbah pembakaran dari batu

bara ataupun limbah dari hasil peleburan bijih besi atau proses smelting logam

tembaga, nikel, dan lain-lain yang menghasilkan terak dengan kandungan silikat dan

alumina yang dapat dipergunakan sebagai precursor dalam pembuatan geopolimer.

Aplikasinya dapat sebagai pengganti semen (green technology), enkapsulasi limbah B3.

Gambar 23. Geopolimer untuk pembuatan beton

f. Biodegradable polymer

Material polimer ini umumnya disintesis dari bahan yang bersumber dari alam

(41)

yang tidak mudah terdegradasi. Polimer dapat dirancang agar menjadi partially

degradable atau fully degradable. Polimer yang partially degradable adalah polimer

yang berasal dari gabungan antara sintetic polimer yang berbasis petroleum dengan

komponen organic (bisa sebagai fiber). Ketika dibuang maka komponen organic akan

terurai dengan mudah dan cepat oleh mikroorganisme dan meninggalkan struktur

matriks yang rapuh sehingga mempermudah alam untuk mendegradasi. Berbeda

dengan polimer sintetis yang permukaannya sangat halus sehingga sulit bagi alam

untuk mendegradasi. Sedangkan fully degradable polimer adalah polimer yang

seluruhnya terbuat dari bahan yang berasal dari alam atau komponen mahluk hidup

sehingga lebih mudah terdegradasi. Salah satu contoh dari material ini adalah sintesis

polyester dari asam levulinic.

Gambar 24. Proses sintesis polyester dari biomass

Asam levulinik dapat diisolasi dari biomass dengan proses konversi melalui

hidrogenasi untuk menghasilkan polyester yang dapat terurai. Untuk aplikasi di bidang

medis ada beberapa jenis polimer yang menjadi biomaterial dan mudah terdegradasi di

dalam tubuh manusia, utamanya diaplikasikan sebagai drug release system, namun ada

juga yang dijadikan sebagai komposit untuk implant di dalam tubuh. Polimer tersebut

(42)

Referensi:

Michael F. Ashby & David R. Jones. 1998. Engineering Materials 2: An Introduction to

Microstructures, Processing and Design Second Edition. UK: Biddles Ltd, Guildford and Kingd’s Lynn.

David A. Katz. 1998. Polymers, diakses melalui laman

http://www.chymist.com/Polymers.pdf pada 2 September 2011.

James E. Mark. 1999. Polymer Data Handbook. USA: Oxford University Press, Inc.,

diunduh melalui laman

http://www.qmc.ufsc.br/~minatti/docs/20061/polymer_data_handbook.pdf pada 2

September 2011.

Dmitri Kopeliovich. Cast Irons. SubsTech (Substance and Technology), diakses melalui

laman http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=cast_irons pada 2 September

2011.

Dmitri Kopeliovich. Composites. SubsTech (Substance and Technology), diakses melalui

laman http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=composites pada 2 September

2011.

Cast steel: Classification of Carbon and Low-Alloy Steels. Key to Metals, diakses melalui

laman http://steel.keytometals.com/articles/art62.htm pada 2 September 2011.

Laman http://www.engineershandbook.com/Tables/alumalloys.htm, diakses pada 2

September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/brass, diakses pada 2 September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/bronze, diakses pada 2 September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/ceramic, diakses pada 2 September 2011.

(43)

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/brass, diakses pada 2 September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/lead, diakses pada 2 September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/metal, diakses pada 2 September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/polymer, diakses pada 2 September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/tin, diakses pada 2 September 2011.

Laman http://en.wikipedia.org/wiki/cupronickel, diakses pada 2 September 2011.

Figur

Gambar 1. Klasifikasi (Taksonomi) Logam

Gambar 1.

Klasifikasi (Taksonomi) Logam p.3
Gambar 2. Fe-C phase diagram

Gambar 2.

Fe-C phase diagram p.4
Gambar 3. Beberapa contoh aplikasi dari baja karbon

Gambar 3.

Beberapa contoh aplikasi dari baja karbon p.6
Gambar 4. Beberapa contoh aplikasi dari besi tuang

Gambar 4.

Beberapa contoh aplikasi dari besi tuang p.8
Tabel 1. Jenis paduan aluminum dan aplikasinya

Tabel 1.

Jenis paduan aluminum dan aplikasinya p.9
Gambar 5. Beberapa contoh aplikasi dari aluminium dan paduannya

Gambar 5.

Beberapa contoh aplikasi dari aluminium dan paduannya p.10
Gambar 6. Beberapa contoh aplikasi dari tembaga dan paduannya

Gambar 6.

Beberapa contoh aplikasi dari tembaga dan paduannya p.11
Tabel 2. Jenis paduan tembaga dan aplikasinya

Tabel 2.

Jenis paduan tembaga dan aplikasinya p.12
Gambar 7. Beberapa contoh aplikasi dari nikel dan paduannya

Gambar 7.

Beberapa contoh aplikasi dari nikel dan paduannya p.13
Gambar 8. Beberapa contoh aplikasi dari titanium dan paduannya

Gambar 8.

Beberapa contoh aplikasi dari titanium dan paduannya p.15
Gambar 9. Beberapa contoh aplikasi dari timah dan paduannya

Gambar 9.

Beberapa contoh aplikasi dari timah dan paduannya p.17
Gambar 10. Beberapa contoh aplikasi dari timbal/timah hitam dan paduannya

Gambar 10.

Beberapa contoh aplikasi dari timbal/timah hitam dan paduannya p.19
Gambar 11. Beberapa contoh aplikasi dari material keramik

Gambar 11.

Beberapa contoh aplikasi dari material keramik p.22
Gambar 12. Jenis-jenis copolymer

Gambar 12.

Jenis-jenis copolymer p.23
Tabel 3. Jenis polimer addisi dan aplikasinya

Tabel 3.

Jenis polimer addisi dan aplikasinya p.24
Tabel 4. Jenis polimer kondensasi dan aplikasinya

Tabel 4.

Jenis polimer kondensasi dan aplikasinya p.25
Gambar 13. beberapa contoh dari aplikasi polimer

Gambar 13.

beberapa contoh dari aplikasi polimer p.26
Gambar 14. Kode daur ulang beberapa polimer thermoplastic

Gambar 14.

Kode daur ulang beberapa polimer thermoplastic p.26
Gambar 15. Klasifikasi komposit berdasarkan jenis matriks

Gambar 15.

Klasifikasi komposit berdasarkan jenis matriks p.27
Gambar 16. Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks polimer

Gambar 16.

Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks polimer p.29
Gambar 17. Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks logam

Gambar 17.

Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks logam p.32
Gambar 18. Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks keramik

Gambar 18.

Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks keramik p.35
Gambar 19. Beberapa contoh aplikasi dari Shape Memory Alloy (SMA)

Gambar 19.

Beberapa contoh aplikasi dari Shape Memory Alloy (SMA) p.37
Gambar 20. Beberapa contoh aplikasi dari titanium biomaterial

Gambar 20.

Beberapa contoh aplikasi dari titanium biomaterial p.38
Gambar 21. Beberapa contoh aplikasi dari material amorf (metallic glass)

Gambar 21.

Beberapa contoh aplikasi dari material amorf (metallic glass) p.39
Gambar 23. Geopolimer untuk pembuatan beton

Gambar 23.

Geopolimer untuk pembuatan beton p.40
Gambar 22. Zeolite mesoposi disintesis dari abu terbang (fly ash)

Gambar 22.

Zeolite mesoposi disintesis dari abu terbang (fly ash) p.40
Gambar 24. Proses sintesis polyester dari biomass

Gambar 24.

Proses sintesis polyester dari biomass p.41

Referensi

Memperbarui...