Material baru dan energi terbarukan

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
terhadap temperature yang sangat tinggi (> 1200°C) dimana logam tidak bisa.

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
yang terlihat di tabel periodik unsur, material logam menempati mulai dari golongan IA

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 nonferrous. 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).

Gambar 1. Klasifikasi (Taksonomi) Logam



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).

Gambar 2. Fe-C phase diagram

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,
band saws.

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
abrasion resistant parts.

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
kembali kadar karbonnya untuk dijadikan baja.

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
tertentu pada bidang rekayasa seperti ringan, kekuatan tinggi, non-magnetik, titik lebur

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
High corrosion resistance,
high electrical and thermal
conductivity, easy
workability
High strength
Combines moderate
strength with good
workability

Industri
Electrical and
chemical

1xxx

-

2xxx

Tembaga (Cu)

3xxx

Mangan (Mn)

4xxx

Silicon (Si)

5xxx

Magnesium (Mg)

Packaging
(cansheet)

7xxx

Seng (Zn)

Very high strength

8xxx

Various

Specific. Example: alloying
with Tin (Sn) for high
fatigue strength

Construction,
transport nd
engineering
Aircraft, other
applications
requiring high
strength/weight
ratios
Very high stress
engineering
applications

6xxx

Lower melting point, not
brittle

Moderate/high strength.
Very high corrosion
resistance
Medium strength, corrosion
Magnesium/silicon resistant and heat
treatable

Aircraft, automobile
Construction,
automobile (truck
bodies)
Automotive,
mechanical
engineering

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 distripping lalu dileburkan kembali dan dicetak menjadi ingot.

Gambar 5. Beberapa contoh aplikasi dari aluminium dan paduannya

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.

Gambar 6. Beberapa contoh aplikasi dari tembaga dan paduannya

Tabel 2. Jenis paduan tembaga dan aplikasinya
Jenis paduan

Properties

Tembaga murni; Cu

Ulet, tahan korosi, konduktor
listrik baik

Kuningan (brass);
Cu-Zn

Lebih kuat dari tembaga,
mudah dimesin, tahan korosi

Perunggu (bronze);
Cu-Sn

Ketahanan korosi baik

Cupronickel; Cu-Ni

Ketahanan korosi baik

Aplikasi
Pipa air, kabel, dan
perangkat elektronik
lainnya
Pipa air, peralatan dapur,
fittings, sekrup, komponen
listrik
Bearings, baling-baling
kapal, bel, instrument
music, peralatan dapur
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
untuk pembuatan turbin untuk pesawat terbang.

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 paduanpaduan 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%)

Gambar 7. Beberapa contoh aplikasi dari nikel dan paduannya

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
kulit manusia dari radiasi sinar UV yang membahayakan karena dapat menyebabkan

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 barangbarang 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.

Gambar 8. Beberapa contoh aplikasi dari titanium dan paduannya

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
toxic dan umumnya dipergunakan sebagai biosida, contohnya; fungisida, pestisida,

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
bergabung dengan seng (Zn), perak (Ag), dan tembaga (Cu). Bijih timah hitam

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.
Miscellaneous uses: anode & cathode in copper refining, lead weights for wheel
balancing, Yacht keels, curtain weights, fishing weights, etc.

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
ke dalam beberapa kelas sebagai berikut;

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
sintering adalah menurunkan tingkat porositas pada bakalan yang telah dicetak. Proses

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
seperti zirconia untuk dental crowns, bridges, root pins dan non-metallic implants.

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 nonkristalin. 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

monomernya polimer dibedakan atas beberapa jenis yaitu;

pola

susunan

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
menjadi benda lainnya.

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
Polyethylene

Monomer
Ethene

Polypropylene

1-propene

Polystyrene

Styrene

Poly(vinyl chloride) (PVC)

Vinyl chloride

Polytetrafluoroethylene
(Teflon)

Tetrafluoroethene

Poly(methyl methacrylate)
(Lucite, Plexiglass)

Methyl
methacrylate

Polyacrylonitrile (Acrilan,
Orlon, Creslan)

Acrylonitrile

Poly(vinyl acetate) (PVA)

Vinyl acetate

Karet alam

2-methyl-1,3butadiene

Polychlorprene (neoprene
rubber)
Styrene butadiene rubber
(SBR)

Aplikasi
Kantong, insulator kabel, botol
Fibers, karpet indoor-outdoor,
botol
Styrofoam, tableware (garpu,
pisau, sendok) tempat
sampah, videocassette case
Pembungkus makanan, botol,
pelapis lantai, kulit sintetis,
pipa air dan pembuangan
Nonstick surface, plumbing
tape, chemical resistant
containers and films
Pengganti kaca, cat, dan
produk-produk rumah tangga
Fibers untuk pembuatan knit
shirts, sweaters, blankets, dan
carpets
Adhesives (Elmer’s glue), cat,
pelapis tekstil, dan permen
karet
Karet gelang, gloves, ban,
conveyor belts, dan perkakas
rumah tangga

2-methyl-1,3butadiene

Karet tahan bensin dan minyak

-

Karet tak-pantul untuk ban

Sedangkan polimerisasi kondensasi adalah proses berikatannya monomer
dengan disertai hilangnya atom atau molekul. Pada polimerisasi dihasilkan air yang

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
Polyamides (nylon)
Polyesters (Dacron, Mylar,
Fortrel)
Polyesters (Glyptal resin)
Polyesters (Casting resin)
Phenol-formaldehyde
(Bakelite)
Cellulose acetate
Silicones
Polyurethanes

Aplikasi
Fibers, molded objects
Linear polyesters, fibers, recording tape
Cross-linked polyesters, paints
Cross-linked dengan styrene dan benzoyl peroxide,
fiberglass boat resin, casting resin
Dicampur dengan fillers, molded electrical cases,
adhesives, laminates, varnishes
Photographic film
Water-repellent coatings, temperature-resistant
fluids, rubbers
Foams, fibers

Gambar 13. beberapa contoh dari aplikasi polimer
Beberapa jenis polimer thermoplastic dapat didaur ulang, berikut ini adalah
contohnya dengan symbol daur ulang masing-masing;

Gambar 14. Kode daur ulang beberapa polimer thermoplastic

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
dengan penguat yang memiliki kekuatan mekanis, missal; duktilitas rendah dan

modulus young tinggi, yang tinggi sehingga didapatkan kombinasi dari keduanya.
Komposit matriks polimer yang diperkuat dengan jalinan fibre memiliki kekuatan
mekanis yang baik yakni;












High tensile strength
High stiffness
High fracture toughness
Good abrasion resistance
Good puncture resistance
Good corrosion resistance
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
Chopped strand



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),
titanium carbide (TiC), tungsten (W).



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 1570 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)

-

High wear resistance

-

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

penguatnya adalah continuous fibre dari carbon (C), SiC, W, dan SS 304, serta SiC

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.

Gambar 17. Beberapa contoh aplikasi dari komposit matriks logam

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.
Komposit jenis ini dimanufaktur untuk aplikasi-aplikasi; combustion liners of gas turbine

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
bertemperatur tersebut seperti pada bidang aeronautic seperti spacecraft structure.

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 sifatsifat 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
seperti halnya komposit. Beberapa contoh dari jenis material mutakhir adalah;

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;


Logam
o Shape memory alloys
o Biomaterials



o Amorphous metal (metallic glass)
Keramik
o Mesoporous materials
o Solar cell
o Geopolymers



o Biomaterials
Polimer
o Biodegradable polymer



o Biomaterials
Komposit
o Clay composite
Ada lebih banyak lagi jenis material mutakhir karena dewasa ini terus

dikembangkan material-material yang difungsikan untuk aplikasi-aplikasi yang semakin
canggih seperti di bidang electronics, spacecraft, health, energetic. Beberapa contoh di
antaranya adalah;

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
adalah dari jenis non-ferrous serta paduan baja tahan karat (stainless steel). Dari 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
dan softball bats. Aplikasi lainnya adalah sebagai coating pada refineries plant dan oil

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
exchange, optics, dan photovoltaics.

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