BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Material Komposit
Material komposit adalah material yang terbuat dari perpaduan dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan memiliki sifat-sifat yang berbeda satu sama
lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya untuk menghasilkan material baru yang unik dan unggul, dibandingkan dengan sifat material dasarnya sebelum
dikombinasikan serta tidak menghilangkan sifat dasar bahan penyusunya tersebut. Dengan adanya perbedaan dari material penyusunnya maka komposit antar
material harus membentuk ikatan kovalen yang kuat, sehingga perlu adanya penambahan wetting agent.
Komposit berasal dalam kata kerja “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti
bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Material komposit terdiri dari dua penyusun utama yaitu matriks dan penguat
reinforcementfiller. Matriks merupakan komponen pembentuk dan pengikat dalam komposit. Dasar atau matriks dari komposit bisa terdiri dari logam atau
alloy komposit logam, polimer, karbon dan material keramik komposit non logam. Sifat-sifatnya akan menentukan kondisi operasi pembuatan komposit dan
karakteristik komposit, seperti temperatur operasi, fatigue strength, ketahanan terhadap efek lingkungan, density, dan specific strength. Beberapa komposit
memiliki matriks gabungan yang terdiri dari dua atau lebih lapisan dengan komposisi berbeda dan disusun selang-seling Budi, 2011. Selain itu, matriks
memiliki fungsi antara lain : -
Sebagai pelindung penguat dari lingkungan abrasif dan korosif. -
Pemisah antar penguat dan juga mencegah timbulnya perambatan crack dari satu penguat dengan penguat lainnya.
- Pemberi ketangguhan, kekuatan geser dengan mentransmisikan dan
mendistribusikan ke penguat. -
Sebagai penentu stabilitas bentuk dan ketahanan terhadap temperatur.
Universitas Sumatera Utara
- Mengikat partikel penguat agar bisa menyatu dengan matriks melalui sifat
adhesi dan kohesi. Untuk mencapai fungsi tersebut matriks yang digunakan memiliki ductility
keuletan yang tinggi, modulus elastisitas lebih rendah dari penguat serta memiliki
ikatan yang
bagus antara
matriks dan
penguat. Penguat
reinforcementfiller merupakan komponen lain yang terdistribusi merata dalam matriks. penguat memegang peranan penting dalam menguatkan komposit.
Penguat harus memiliki nilai kekuatanstrength, kekerasanhardness, dan elastic modulus yang besar. Sifat-sifat ini harus lebih besar daripada yang dimiliki
matriks. Sifat-sifat material komposit bisa juga dipengaruhi oleh bentuk, ukuran, konsentrasi dan distribusi filler. Beberapa kegunakan penguat dalam penyusun
komposit antara lain : -
Memperbaiki sifat dari matriks sehingga sifat material komposit lebih baik dari sifat matriks.
- Sebagai penguat atau penanggung beban utama pada komposit.
- Untuk memberikan kekakuan, kekuatan, stabilitas panas, dan sifat struktur
lainnya dalam komposit. -
Menyediakan penghantaran atau insulasi elektrik, tergantung pada jenis serat atau serbuk yang digunakan.
Berdasarkan bahan matriks yang digunakan, maka komposit dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok, yaitu :
a. Komposit matriks polimer Polymer Matrix Composite
Bahan ini merupakan bahan yang paling sering digunakan atau sering disebut dengan polimer berpenguat serat Fibre Rainforced Polymer of
Plastic. Komposit ini menggunakan suatu polimer berbasis resin sebagai matriksnya dan jenis serat tertentu sebagai penguat, seperti : serat kaca, karbon
dan aramid kevlar. b.
Komposit matriks logam Metal Matrix Composite Berkembang pada industri otomotif, bahan ini pada umumnya
menggunakan suatu logam seperti aluminium Al sebagai matrik dan penguatnya dengan serat silikon carbida SiC
c. Komposit matriks keramik Composite Matrix Ceramics
Universitas Sumatera Utara
Material komposit ini biasanya digunakan pada lingkungan bertemperatur tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan
serat pendek atau serabut-serabut whisker yang terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida.
Dari tiga bahan matriks yang digunakan ada beberapa kelebihan dan kekurangan yang dirincikan dalam sebuah Tabel 2.1 : Ikhwanuddin, 2015
Tabel 2.1 Kelebihan dan kekurangan dari bahan komposit Jenis Komposit
Kelebihan Kekurangan
Komposit Matriks Polimer KMP
- Bobot ringan
- Ketangguhan baik
- Fabrikasi dan pembentukan
yang mudah -
Tahan terhadap gesekan -
Biaya produksi yang murah -
Temperatur penggunaan
rendah -
Sensitif terhadap radiasi
dan lingkungan
lembab Komposit Matriks
Logam KML -
Temperatur penggunaan
tinggi -
Kekuatan dan kekakuan yang baik
- Konduktivitas listrik dan
panas yang baik -
Tidak menyerap
kelembaban -
Bobot yang berat -
Ketahanan korosi yang buruk
- Biaya
produksi mahal
Komposit Matriks Keramik KMK
- Temperatur penggunaan
sangat tinggi 2000
o
C -
Densitas rendah -
Elastik modulus besar -
Ketangguhan hampir sama dengan cast iron
- Kegetasan tinggi
- Ketahanan
mekanikal dan thermal shock
buruk
- Relatif mahal
- Sulit diproduksi
dalam jumlah besar
Sedangkan berdasarkan jenis penguatnya, maka material komposit dapat dijelaskan sebagai berikut :
a. Particulate composite, penguatnya berbentuk partikel b. Fibre composite, penguatnya berbentuk serat
c. Structural composite, penguatnya berbentuk lapisan
Universitas Sumatera Utara
Adapun ilustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada
Gambar 2.1 : Ilustrasi komposit berdasarkan penguatnya
Komposit isotropik adalah komposit yang penguatnya memberikan penguatan yang sama untuk berbagai arah baik dalam arah transversal maupun longitudinal
sehingga segala pengaruh tegangan atau regangan dari luar akan mempunyai nilai kekuatan yang sama. Sebaliknya komposit anisotropik adalah komposit yang
penguatnya memberikan penguatan tidak sama terhadap arah yang berbeda, sehingga segala pengaruh tegangan atau regangan dari luar akan mempunyai nilai
kekuatan yang tidak sama baik arah transversal maupun longitudinal. Syarat terbentuknya komposit: adanya ikatan permukaan antara matriks dan
filler. Ikatan antar permukaan ini terjadi karena adanya gaya adhesi dan kohesi Dalam material komposit gaya adhesi-kohesi terjadi melalui 3 cara utama :
a. Interlocking antar permukaan → ikatan yang terjadi karena kekasaran bentuk
permukaan partikel. b.
Gaya elektrostatis → ikatan yang terjadi karena adanya gaya tarik-menarik antara atom yang bermuatan ion.
c. Gaya vanderwalls → ikatan yang terjadi karena adanya pengutupan antar
partikel. Kualitas ikatan antara matriks dan filler dipengaruhi oleh beberapa variabel
antara lain: ukuran partikel, rapat jenis bahan yang digunakan, fraksi volume material, komposisi material, bentuk partikel, kecepatan dan waktu pencampuran,
penekanan kompaksi, pemanasan sintering.
2.2 Ikatan Antar Muka
Kategori