KOMPOSIT & KERAMIK Pengenalan dan Pengembangan Bahan Komposita. Konsep DasarPertumbuhan industri di bidang teknik yang semakin meningkat dan maju hingga saat ini, menimbulkan permintaan secara kontiniu terhadap bahan teknik yang berprestasi tinggi, terutama dalam hal kemampuan sifat mekanik dan rendah dalam segi pembiayaannya.Perkembangan teknologi selanjutnya menjadikan persyaratan semakin hari semakin sulit dipenuhi oleh bahan bahan itu teknologi bahn masa depan perlu dikembangkan untuk menjawab tantangan tersebut.b. Defenisi KompositKomposit adalah penggabungan 2 buah atau lebih bahan yang terpisah dan dikombinasikan dalam struktur makroskopik yang terbuat dari berbagai kombinasi logam, polimer, dan keramik.Keunggulan bahan komposit adalah terbentuknya struktur baru yang merupakan penggabungan sifat unggul dari masing masing unsur pembentuknya.Material KompositAdalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal.Bahan KompositBahan komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut.Material Logam : Logam besi Logam bukan besi Logam alam Logam sintetisSifat sifat Mekanik : Kuat Keras Getas Tahan Karat

BAHAN STRUKTURKlasifikasi empat kategori bahan bahan teknik :

KERAMIKPOLIMERKOMPOSITLOGAM

KONVENSIONAL

REKAYASA TEKNOLOGI

Gbr . Klasifikasi Bahan StrukturKomposit bukanlah bahan struktur konvensional melainkan bahan struktur yang diperoleh sebagai hasil teknologi pemrosesan bahan. Kemajuan teknologi pemrosesan bahan saat ini telah menghasilkan rekayasa bahan teknik yang dikenal dengan bahan komposit.1. Paduan ( Alloy )Sifat sifat unsur pembentuknya tidak terlihat.Contoh : A + B = CTembaga ( Cu ) + Seng ( Zn ) = Brass ( Kuningan )Tembaga ( Cu ) + Timah ( Sn) = Bronze ( Perunggu )

2. Komposit Sifat sifat unsur pembentuknya masih terlihat dengan jelas dalam struktur baru.Contoh : A + B = A+BPolyprophelene ( PP ) + Glass Fiber ( GF ) = PP / GFPolyprophelene ( PP ) + Polyethylene ( PE ) = PP / PE

Salah satu contoh seharian yang banyak digunakan sebagai penyangga bangunan adalah struktur beton bertulang. Semen ( concret ) berfungsi sebagi matriks ( pengikat ) dan besi beton sebagai penguat ( tulangan ).

KOMPOSITPENGUATMATRIKS

Gbr. Gabungan Makroskopik fasa fasa pembentuk KompositBahan kuat dan keras umumnya bersifat rapuh dan bahan lembut tetapi liat selalu mempunyai kekuatan penuh yang rendah. Penggabungan 2 atau lebih bahan memungkinkan mempunyai sifat - sifat yang diperlukan dan memberikan penyelesaian terhadap masalah pemilihan bahan.Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriks yang digunakan : MMC : Metal Matriks Composite ( logam ) PMC : Polimer Matriks Composite ( polimer ) CMC : Ceramic Matriks Composite ( keramik )Contoh Material Komposit : Plastik diperkuat Fiber, Klasifikasi Fiber Plastik : Wood ( Cellulose Fibers in a Lignin and Hemicellulose Matriks ) Carbon Fibre Reinforced Plastic ( CRP ) Glass Fibre Reinforced Plastic ( GRP ) TANKI PROFILJenis jenis Polimer : GFRP ( Graphite Fibre Reinforced Polymer ) CFRP : Bahan ini lebih mahal dari pada bahan yang di industri, kaca serat polimer yang diperkuat ( GFRP ) dan polimer diperkuat serat Aramid ( AFRP ), meskipun CFRP adalah pada umumya mempunyai sifat unggul.Jenis jenis Thermoplastik yang digunakan : Polypropyhlene ( PP ) Polystyrene ( PS ) Polyethylene ( PE )Polimer tidak dapat di daur ulang, sedangkan Thermoplastik dapat didaur ulang dan banyak digunakan.Secara umum sifat Komposit ditentukan oleh : Sifat - sifat Serat Sifat sifat Resin Rasio serat terhadap resin dalam Komposit ( fraksi volume serat-fibre volume fraction) Geometri dan Orientasi serat pada KompositKomposit Matriks pada Polimer menggabungkan sistem resin dan serat penguat yang dihasilkan.Pembebanan pada material biasanya terdapat empat beban langsung utama dimana setiap bahan dalam suatu struktur harus menahannya,yaitu : Tarik Tekan Geser LenturLenturan merupakan kombinasi antara beban tarik,tekan,dan geser. Bagian atas terjadi tekan,bagian bawah terjadi tarik dan bagian tengah terjadi geser.Adapun sistem resin yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat : Sifat Mekanis yang bagus Sifat daya rekat yang bagus Sifat ketangguhan yang bagus Ketahanan terhadap degradasi lingkungan yang bagusAplikasi komposit di berbagai bidang : Komponen pesawat terbang Pesawat Luar Angkasa Komponen Satelit Komponen Mesin Komponen Kereta Kapal Layar Kapal Selam Sepeda Mobil Stick Golf Raket Tenis Sepatu Olahraga Peluru Jembatan Terowongan Rumah Kaki palsu

PLASTIKPlastik bahan yang bersifat elastis yang dapat di proses dan dihasilkan menjadi berbagai bentuk untuk keperluan industri.Contohnya : Piring plastik Tabung plastik Kantong plastik Botol plastik Klise Film Serat plastikMatrix Polimer Terbagi dua:1. Termoset2. TermoplastikThermoplastik adalah bahan plastik yang jika dipanaskan dengan derajat kepanasan tertentu maka akan mencair dan dapat dibentuk menjadi aneka kantong plastik dan suku cadang mobil.Thermoset adalah bahan plastik yang jika telah dibuat dalam bentuk padat, maka tidak dapat dicairkan kembali sehingga harus dibakar sampai habis..Contohnya : Melamine Peralatan makan dan, Panel sirkuit ( PCB )Plastik dapat dikategorikan dengan : Polyethylene Arcylic Silicone UrethanePlastik adalah polimer rantai panjang atom mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang atau monomer.Plastik yang terdiri dari polimer karbon saja atau dengan oksigen, nitrogen, chlorine, atau belerang di tulang belakang.Tulang belakang adalah bagian dari rantai di jalur utama yang menghubungkan unit monomer menjadi kesatuan.Plastik dapat digolongkan berdasarkan sifat fisiknya : ThermoplastikMerupakan jenis plastik yang bisa di daur ulang / dicetak lagi dengan proses pemanasan ulang.Contohnya : Poliethylene ( PP ), Polistiren ( PS ), ABS, Policarbonat ( PC ).

Thermoset Merupakan jenis plastik yang tidak bisa di daur ulang, pemanasan ulang akan menyebabkan kerusakan molekul molekulnya.Contohnya : resin epoksi, bakelit, resin melamin,urea formaldehida.Kinerja dan penggunaanya : Plastik Komoditas Sifat mekanik tidak terlalu bagus Tidak tahan panasContohnya : PE, PS, ABS, PMMA, SAN.Aplikasinya : Barang barang elektronik Pembungkus makanan Botol minuman Plastik Teknik Tahan panas temperatur operasai di atas 100 Celcius Sifat mekanis bagusContohnya : PA, POM, PC, PBT.Aplikasinya : Komponen Otomotif Komponen Elektronik Plastik Teknik Khusus Temperatur operasi di atas 150 Celcius Sifat mekanik sangat bagus ( kekuatan tarik di atas 500 kgf/cm)Contohnya : PSF, PES, PAI, PAR.Aplikasinya : Komponen Pesawat.Berdasarkan jumlah rantai karbonnya : 1 - 4 Gas ( LPG LNG ) 5 - 11 Cair ( Bensin ) 9 - 16 Cairan dengan Viskositas rendah 16 - 25 Cairan dengan Viskositas tinggi ( Oli Gemuk ) 25 30 Padat ( Parafin Lilin ) 1000 3000 Plastik ( Polistiren Poliethylene )Berdasarkan Sumbernya : Polimer Alami : Kayu, kulit binatang, kapas, karet, dan rambut Polimer Sintetis : Tidak terdapat secara alami : Nylon, Polyester, Polyprophilene, Polystirene. Terdapat di alam dibuat oleh proses buatan : Karet Sintetis. Polimer alami yang dimodifikasi : Celluloid, cellophane ( bahan dasarnya dari cellulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga kehilangan sifat kimia dan fisika asalnya ).

Proses Manufaktur Plastik : Injection MoldingBijih plastik ( pellet ) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas di injeksikan ke dalam cetakan. EkstrusiBijih plastik yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas secara kontiniu di tekan melalui sebuah orifice sehingga menghasilkan penampang yang kontiniu. ThermoformingLembaran plastik yang di panaskan di tekan ke dalam suatu cetakan. Blow MoldingBijih plastik yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas secara kontiniu di ekstrusi membentuk pipa ( parison ) kemudian ditiup di dalam cetakan.

I. Plastik untuk kegunaan umum : Polypropylene ( PP )Adalah jenis plastik untuk kemasan makanan,perabotan rumah tangga dan bemper. Polysterene ( PS )Adalah jenis plastik untuk kemasan sabun, kemasan makanan, cangkir yang siap untuk di buang, piring, tempat/kotak CD dan kaset. Polysterene pengaruh tinggi / High Impact Polysterene ( HIPS)Adalah jenis plastik yang digunakan untuk kemasan makanan dan cangkir yang dijual secara keliling. Arcylic Butadien Styrene ( ABS )Adalah jenis plastik yang digunakan sebagai rangka/casing paralatan elektronik, misalnya adalah monitor komputer, printer, keyboard dan pipa saluran. Polyethylene Terephalate ( PET )Adalah jenis plastik yang digunakan untuk botol minuman carbonate, film atau klise plastik dan kemasan microwave. Polyester (PES )Adalah jenis plastik yang digunakan sebagai fiber dan campuran dalam tekstil. Polyamide ( PA Nylon )Adalah jenis plastik yang digunakan sebagai pipa atau pancuran ledeng, bingkai jendela, dan lantai. Polyutheranes ( PU)Adalah jenis plastik yang digunakan sebagai karet bantal, karet busa insulasi thermal, lapisan permukaan, roller mesin cetak ( terdapat pada mobil). Polycarbonate ( PC)Jenis plastik yang digunakan sebagai Compact Disc,kacamata,perisai,jendela penagaman, lampu lalu lintas dan lensa. Polyvinlydene chloride ( PUDC )Jenis plastik yang digunakan sebagai kemasan makanan. Polyethylene ( PE)Jenis plastik yang digunakan sebagai aneka kantong plastik,mencakup tas supermarket dan botol plastik. Polycarbonate / Arcylic Butadine Styrene ( PC/ABS)Jenis plastik yang digunakan sebagai campuran PC dengan ABS yang menghasilkan plsatik yang sangat kuat,digunakan pada interior dan eksterior mobil dan untuk bahan mobile phone.

II. Plastik untuk kegunaan khusus : Polymethyl Methacrylate (PMMA)Jenis platik yang digunakan sebagai lensa kontak,kaca jendela,dan penutup lampu belakang mobil. Polyetra Fluoroethylene (PTTE)Jenis plastik yang digunakan sebagai lapisan tahan panas,pelapis anti gores,permukaan non-stick untuk kipas,tape plumber dan slide air. Polythereneketone ( PEEK)Jenis plastik yang digunakan sebagai thermoplastik tahan panas dan merupakan bahan kimia dan bersifat sangat kuatdan mempunyai harga mahal. Polyethermide ( PEI / Ulthem)Plastik yang digunakan dalam industri logsm karena tahan panas dan tidak mahal. Phenolic ( PF/ phenol formalidehydes)Plastik untuk komponen insulasi pada peralatan listrik dan produk kertas lapisContohnya : Formica,karet busa. Urea formalidehydes ( UF )Plastik yang digunakan sebagai adhesive kayu (playwood),chipboard,handboard,dan tombol listrik di rumah. Mellamine formalidehydes (MF)Plastik yang digunakan untuk cangkir keramik,piring dan mangkuk.Contoh : formika Pollyactice acid (PLA)Plastik yang dapat di aur ulang,ramah lingkungan,alami dan bersifat fermentasi.

SILIKONSilikon adalah polimer non organik yang bervariasi dari cairan,gel,karet hingga sejenis plastik keras.Karakteristik khusus Silikon : Tidak berbau Tak bewarna Kedap air Serta tidak rusak akibat bahan kimia Tahab dalam suhu tinggi, Tidak dapat menghantarkan listrikSilikon murni berstruktur seperti intan sehingga sangat keras dan tidak menghantarkan listrik. Silk silikon berwujud padat seperti logam dengan titik lebur 1410 Celcius.Silikon bersifat semi-konduktor yang diperlukan dalam berbagai peralatan elektronik seperti kalkulator dan komputer.Silikon (Latin:silicium) merupakan unsur kimiayang mempunyai simbolSidan nomor atom 14.Ia merupakan unsur kedua paling berlimpah setelah oksigen di dalam kerak Bumi, mencapai hampir 25.7%.Unsur kimia ini ditemukan oleh Jons Jakob Berzelius.Terdapat dialam dalam bentuk tanah liat, granit, kuarsa dan pasir, kebanyakan dalam bentuk silikon dioksida (dikenal sebagai silika) dan dalam bentuk silikat.Silikon adalah polimer nonorganik yang bervariasi, dari cairan, gel, karet, hingga sejenis plastik keras.Beberapa karakteristik khusus silikon: tak berbau, tak berwarna, kedap air, serta tak rusakakibat bahan kimia dan proses oksidasi, tahan dalam suhu tinggi, serta tidak dapat menghantarkan listrik.

Gbr. Silikon Batuan dan mineral yang mengandung silikon, umumnya merupakan zat padat yang mempunyai titik tinggi, keras, yang setiap keping darinya merupakan suatu kisi yang kontinu terdiri dari atom-atom yang terikat erat. Sebuah contoh dari zat padat demikian, adalah silikon dioksida, yang terdapat dialam dalam bentuk kuarsa, aqata (akik), pasir, dan seterusnya.Karakteristik Silikon Atom silikon seperti sama halnya atom karbon, dapat membentuk empat ikatan secara serentak silikon dalam susunan petrahedral, unsur Si mengkristal dengan struktur kubus pusat muka (fcc) seperti intan, silikon bersifat semi konduktor. Dalam siloka SiO2, setiap atom Si terikat pada empat atom O dan tiap atom O terikat pada dua atom Si.Susunan struktur tersebut membentuk jaringan yang sangat besar, yaitu struktur kristal kovalen raksasa (seperti intan). Kuarsa mempunyai titik leleh tinggi dan bersifat insulator.

Kegunaan silikon dan senyawa silikon Penggunaan penting silikon Penggunaan penting dari silikon adalah dalam pembuatan transistor, chips, komputer dan sel surya. Untuk tujuan itu diperlukan silikon ultra murni. Silikon juga digunakan dalam berbagai jenis alise dengan besi (baja). Sedangkan senyawa silikon digunakan dalam industri. Silica dan silikat digunakan untuk membuat gelas, keramik, porselin dan semen.Larutan pekat natrium silikat (Na2SiO3), suatu zat padat amorf yang tidak berwarna, yang disebut water glass, digunakan untuk : pengawetan telur, sebagai perekat, dan juga sebagai bahan pengisi (fillir) dalam detergent.Silikon karbida (SiC), merupakan zat padat yang sangat keras digunakan untuk ampelas (abrasive) dan pelindung untuk pesawat ulang alik terhadap suhu yang tinggi sewaktu kembali kebumi. Silica gel, suatu zat padat amorf yang sangat berfori, dibuat dengan melepas sebagian air dari asam silikat (H2SiO3) atau (SiO2H2O). Silica gel bersifat higroskopis (mengikat air) sehingga digunakan sebagai pengering dalam berbagai macam produk.Bahan-bahan yang mengandung silikon yang dikenal baik adalah: Keramik. Semen Kaca Silikat Zeolit