PENDAHULUAN
1. Pengenalan
Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan
berbagai produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk
menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek
untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan
kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak
lapisan oksida besi yang berat dan liat.
Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi
sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim
seperti logam besi, keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi
bahan yang diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan,
perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut
membutuhkan density yang rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity
yang baik dan hentaman yang baik.
2. Definisi Bahan Komposit
Perkataan komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas
dan berbeda-beda mengikut situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan
dua atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk
menerangkan definesi komposit.
Walaupun demikian defenisi ini terlalu umum karena komposit ini
merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat, logam
alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua bahan
atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru.
Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap
seperti yang telah digariskan oleh Schwartz :
1. Tahap/Peringkat Atas
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda
bolehlah dikatakan sebagai bahan komposit. Ini termasuk alloyr polimer dan
keramik. Bahan-bahan yang terdiri dari unsur asal saja yang tidak termasuk
dalam peringkat ini.
2. Tahap/Peringkat Mikrostruktur
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul
atau fasa merupakan suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang
secara tradisional dikenal sebagai komposit seperti kebanyakan bahan logam.
Contoh besi keluli yang merupakan alloy multifusi yang terdiri dari karbon dan
besi.
3. Tahap/Peringkat Makrostruktur
merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi
mendapatkan suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih
tetap dalam bentuk asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan
kesan antara muka antara satu sama lain.
Kroschwitz dan rekan telah menyatakan bahwa komposit adalah
bahan yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan
digabungkan. Rosato dan Di Matitia pula menyatakan bahwa plastik dan
bahan-bahan penguat yang biasanya dalam bentuk serat, dimana ada serat pendek,
panjang, anyaman pabrik atau lainnya. Selain itu ada juga yang menyatakan bahwa
bahan komposit adalah kombinasi bahan tambah yang berbentuk serat, butiran atau
cuhisker seperti pengisi serbuk logam, serat kaca, karbon, aramid (kevlar),
keramik, dan serat logam dalam julat panjang yang berbeda-beda didalam matriks.
Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman,
yaitu menyartakan bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk
dan komposisi untuk menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri
tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu
konstituen asal masih kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka.
Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti secara fisikal.
Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen
yang terdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar
selalunya terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakala yang berterusannya
terdiri dari matriks.
3. Struktur dan Unsur Utama Pada Bahan Komposit
Pada umumnya bahan material komposit terdiri dari dua bahan
utama, yaitu :
· Serat ( fiber )
o Sebagai unsur utama pada komposit
o Menentukan karakteristik bahan komposit, seperti
kekuatan, kekauan, daan sifat mekanik lainnya.
o Menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada material
komposit.
o Bahan yang dipilih harus kuat dan getas, seperti carbon,
glass, boron, dll.
· Matrik
( resin )
o Melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan
baik.
o Bahan yang dipilh bahan yang lunak.
Dari pengertian di atas dan unsur-unsur utamanya, maka dapat
diamati bahwa sebagian besar struktur alami yang terdapat di alam adalah dalam
bentuk komposit, contohnya :
· Daun
padi
Terdiri dari serat daun yang dibungkus oleh matrik yaitu lychin
· Batang
bambu
Batangnya terdiri dari bahan serat yang diikat dengan matrik
dengan kuat sehingga kaku dan ringan.
Klasifikasi bahan
komposit
Secara garis besar bahan komposit dapat dibagi atas dua, yaitu
· Bahan
komposit partikel
· Bahan
komposit serat
4. Bahan Komposit Partikel
Bahan komposit partikel merupakan jenis dari bahan komposit
dimana bahan penguatnya adalah terdiri dari partikel-partikel. Secara definisi
partikel itu sendiri adalah bukan serat, sebab partikel itu tidak mempunyai
ukuran panjang. Sedangkan pada bahan komposit ukuran dari bahan penguat
menentukan kemampuan bahan komposit menahan gaya dari luar. Dimana semakin
panjang ukuran serat maka semakin kuat bahan menahan beban dari luar, begitu
juga dengan sebaliknya. Bahan komposit partikel pada umumnya lemah dan fracture-toughness-nya
lebih rendah dibandingkan dengan serat panjang, namun disisi lain bahan ini
mempunyai keunggulan dalam ketahanan terhadap aus.
Pada bahan komposit keramik ( Ceramix Matrix Composite ),
partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat, sedangkan keramik
digunakan sebagai matrik. Dengan menggunakan mekanisme penguatan tertentu
partikel ini berguna untuk mencegah perambatan retak, sehingga fracture-toughness-nya
baik. Partikel-partikel dari bahan logam yang keras seperti tungsten,
chorium dan molybdenum juga
biasa dicampur dengan logam lunak seperti aluminium, tembaga atau perak yang
berfungsi sebagai matrik.
5. Kepentingan Bahan Komposit
Kemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan
terhadap bahan komposit. Perkembangan bidang sciences dan teknologi mulai
menyulitkan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi
baru. Bidang angkasa lepas, perkapalan, automobile dan industri pengangkutan
merupakan contoh aplikasi yang memerlukan bahan-bahan yang berdensity rendah,
tahan karat, kuat, kokoh dan tegar (5,10). Dalam kebanyakan bahan konvensional
seperti keluli,walaupun kuat ianya mempunyai density yang tinggi dan rapuh.
Oleh sebab itu bahan komposit yang mempunyai gabungan sifat yang
diperlukan seperti yang tertera pada tabel di bawah ini yang mulai mendapatkan
perhatian untuk menggantikan bahan konvensional.
Tabel
1.
Perbandingan sifat-sifat mekanikal antara bahan konvensional dan
komposit
Bahan
|
Spesifik Grafity
|
Kekuatan Tensile (Mpa)
|
Kekuatan Spesifik (MNm/kg)
|
Modulus Tensile (Gpa)
|
Modulus Spesifik (MNm/kg)
|
Keluli
|
7,2
|
103,4-206,8
|
14,4-28,7
|
82,7
|
11,5
|
Allumenium
|
2,7
|
55,2-179,3
|
20,4
|
68,9
|
25,5
|
Epoksi
|
1,2
|
41,0
|
34,2
|
4,5
|
3,8
|
Epoksi/Kevlor 46(60%)
|
1,4
|
650,0
|
646,3
|
40,0
|
28,6
|
Nylon
|
1,1
|
70,0
|
61,4
|
2,0
|
1,8
|
Nylon/Serat Kaca (25%)
|
1,5
|
207,0
|
138,0
|
14,0
|
9,3
|
6. Kelebihan Bahan Komposit
Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan
bahan konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat
dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal,
keupayaan (reliability), kebolehprosesan dan biaya. Seperti yang diuraikan
dibawah ini :
a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal
Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan
penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit.
Gabungan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang
mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional
seperti keluli.
- Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah
berbanding dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting
dalam konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan
spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah
produk komposit yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari
logam. Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industri
pembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan
penghematan bahan bakar.
- Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan untuk
menggantikan komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit karena telah
terbukti komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik terutamanya
komposit yang menggunakan serat karbon.
- Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan
terhadap kakisa yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari.
Kecendrungan komponen logam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya pembuatan
yang tinggi.
Bahan komposit sebaiknya mempunyai rintangan terhadap kakisan
yang baik.
- Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility
(berdaya guna) yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik
yang dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat yang
digunakan. Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks
untuk menghasilkan komposit hibrid.
b. keboleh prosesan
Keboleh prosesan merupakan suatu kriteria yang penting dalam
penggunaan suatu bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkan dengan
produktivitas dan mutu suatu produk. Perbandingan antara produktiviti dan
kualiti adalah penting dalam konteks pemasaran produk yang dipabrikasi. Selain
dari itu kebolehprosesan juga dikaitkan dengan keberbagai teknik fabrikasi yang
dapat digunakan untuk memproses suatu produk.
Adalah jelas bahwa bahan komposit diboleh prosesan dengan
berbagai teknik fabrikasi yang merupakan daya tarik yang dapat membuka ruang
luas bagi penggunaan bahan komposit. Contohnya untuk komposit termoplastik yang
mempunyai kelebihan dari segi pemrosesan yaitu ianya dapat diproses dengan
berbagai teknik fabrikasi yang umum yang biasadigunakan untuk memproses
termoplastik tanpa serat.
c. Biaya
Faktur biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam
membantu perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan
penghasilan suatu produk yang seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti
biaya bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia, dan sebagainya.
7. Kegunaan Bahan Komposit
Penggunaan bahan komposit sangat luas, yaitu untuk :
a. Angkasa luar
- Komponen kapal terbang
- Komponen Helikopter
- Komponen satelit
- Dan lain-lain
b. Automobile
- Komponen mesin
- Komponen kereta
- Dan lain-lain
c. Olah raga dan rekreasi
- Sepeda
- Stick golf
- Raket tenis
- Sepatu olah raga
- Dan lain-lain
d. Industri Pertahanan
- Komponen jet tempur
- Peluru
- Komponen kapal selam
- Dan lain-lain
e. Industri Pembinaan
- Jembatan
- Terowongan
- Rumah
- Dan lain-lain
f. Kesehatan
- Kaki palsu
- Sambungan sendi pada pinggang
- Dan lain-lain
g. Marine / Kelautan
- Kapal layar
- Kayak
- Dan lain-lain
h. Dan lain-lain
PENUTUP
Kesimpulan
Dengan mempelajari ini kita dapat mengetahui bahan komposit
ialah Kombinasi dari dua macam atau lebih bahan yang berbeda. Ada dua hal yang
pelu di perhatikan pada komposit yang diperkuat agar Dapat membentuk produk
yang efektif. Pertama penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih
tinggi dari komponen matriknya. Kedua harus ada ikatan permukaan yang kuat
antara komponen penguat dan matriknya. Bahan komposit yang bagus ialah serat
dari boron dan karbon,tetapi proses biaya masih tinggi, hingga penggunaannya
masih terbatas.
Saran
Setelah mempelajari pelajaran ini saya harap kan kawan-kawan
dapat mengetahui apa itu bahan komposit. Dan bisa memakai bahan komposit yang
bagus.
DAFTAR
PUSTAKA
1. Hull,D, “An Introduction to Composite Material”, Cambridge
University Press, Cambridge, 1985
2. Reinhard, T.J, Linda, L.C,”Engineer Materials Handbook
Composite” Vol.1 ASM International, Ohio.1987.
3. Kroschwitz, J.I, Grestle< F.P, “Encyclopedia of Polymer
Science and Engineering”, 2 nd ed ., John Wiley and Sons
Inc., New York, 1987.
4. Richardson, T.L., “Composite A design Guide”, Industrial
Technology Departemant, Northen State College, South Dakota, Industrial Press
Int, 1987.
5. Schwartz, M.M, ”Composite Materials Handbook:, 2 nd ed.,
Mc. Graw – Hill Inc., 1992.
6. Rosato, D.V, Di Matitia, D.P, “Disigning with Plastic and
Composite : A Handbook”, Van Nostrand Reinhold, New York, 1991.
7.
Agarwal, B.D, Broutman. L,J, “Analysis and Performance of Fubre Composite”,
Wiley – Interscience, New York, 1990.
0 comments:
Posting Komentar