Fisika Material

A.     Pembagian dan Manfaat Material

Ada kemajuan luar biasa telah di semua bidang ilmu pengetahuan dan teknologi dalam beberapa tahun terakhir. Akibatnya, teknik canggih di berbagai bidang seperti aerospace, komputer, elektronik, komunikasi, dan sebagainya memerlukan bahan baru untuk pembangunan, terutama pada skala nano. Dengan demikian, pemilihan bahan yang tepat untuk aplikasi yang tepat adalah sangat penting serta merupakan proses yang sangat kompleks. Oleh karena itu, informasi mengenai proses operasi, proses manufaktur, requirementsw fungsional, biaya, dll, pada dasarnya diperlukan untuk bahan baru.

Berbagai sifat bahan yang dipertimbangkan selama pemilihan bahan yang tepat untuk aplikasi tertentu adalah daftar tabel 1.1

Mechanical properies	Tensile strength Hardness Ductility Impact strength Wear resistance Corrosion resistance Density
Thermal properties	Specific heat Thermal conductivity Thermal expansion Thermal resistance Thermal diffusivity
Electrical properties	Resistivity Dielectric constant
Magnetis properties	Magnetic energy product Permeability, coercivity
Chemical properties	Atomic weight Moleculer weight Chemical composition
Optical properties	Refractive index Band gap Absorption coefficient
Material structure	Atomic arrangement Bonding nature

§   Klasifikasi Bahan Rekayasa

Bahan rekayasa diklasifikasikan ke dalam kategori yang berbeda berdasarkan sifat sebagai berikut:  
1. logam
2. polimer
3. keramik
4. komposit
5. nanokristalin
6. nonlinier
7. biomaterial

Masing-masing kelas atas material memiliki sifat yang berbeda. Logam adalah konduktor listrik yang baik dan panas. Di sisi lain, keramik secara umum, merupakan isolator baik dan rapuh dan kekuatannya pada suhu yang sangat tinggi. Sama halnya, polimer adalah non-konduktor dan tidak dapat digunakan di atas suhu tertentu.
Kombinasi dari dua atau lebih kelompok bahan di atas dikenal sebagai bahan komposit. Bahan-bahan yang berkekuatan tinggi dan ringan.

Bahan seperti bahan nanophase atau nanokristalin, paduan bentuk memori (SMA) dan biomaterial adalah beberapa bahan baru yang telah muncul untuk memenuhi persyaratan tehnological pengusaha berkembang. Untuk pemahaman yang mudah, klasifikasi bahan rekayasa diberikan dalam tabel 1.2. di samping itu, beberapa sifat penting lainnya dari bahan rekayasa yang diberikan dalam tabel 1.3.

Material Class		Examples
Metals	Ferrous (magnetic) Non Ferrous (Non Magnetic)	Cast iron, mild steel, high-carbon steel, low alloy steel, austenitic stainless steel, etc Copper, zinc, aluminium, tin, brass, bronze, etc.
Polymers	Thermoplastic thermosetting	Polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS, PTFE, Nylon, etc. Polyethilene, phenolics, polyurrethanes, etc.
Ceramics		Cementitious materials, stones, clay,etc.
Composites		Polywood,GRP,wood, etc.
Nanophase		Metal, alloys intermetallic and ceramics
Non linier		Ammonium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, lithium niobate,prousite, etc.
Biomaterials	Metals and alloys Bioactive glass Bioactive glass-ceramics Polymers Composites	316L stinless steel, Co-CR, Co-Cr-Mo-Na2O-CaO-SiO2-P2O5 PET, PEMMA Carbon fiber reinforced, oxirane, etc.

1.      Logam

Berdasarkan susunan atom atau molekul diklasifikasikan menjadi dua kategori yaitu papan logam dan non logam. Bahan logam memiliki konduktivitas termal dan listrik yang tinggi dan pada saat yang sama mereka dapat berupa magnetik atau non magnetik di alam.
            Bahan logam diklasifikasikan lebih lanjut menjadi bahan besi dan non besi. Logam yang mengandung atom ferit atau besi dikenal sebagai logam besi. Di sisi lain, logam yang tidak mengandung atom besi atau besi dikenal sebagai bukan logam besi. Logam besi bersifat magnetis di alam, sedangkan bukan logam besi bersifat non magnetik. Sebagai atom disusun secara periodik atau reguler, bukan logam besi merupakan kristal di alam. Struktur yang paling umum dari bahan logam yang berpusat wajah, tubuh berpusat dan dinyatakan dengan struktur heksagonal.

2.      Polimer

Polimer adalah bahan yang mampu mendeformasi pada suhu tinggi dan menjadi keras lagi pada pendinginan. Prinsip-prinsip dasar, klasifikasi, struktur, formasi, sifat dan aplikasi dari polimer akan dibahas secara rinci dalam bab 21.

3.       Keramik

4.      Keramik adalah padatan anorganik dan non logam. Atom disusun secara periodic sehingga dikenal sebagai bahan kristal. Aplikasi dari kelas ini bahan yang luas dalam jangkauan, yaitu dari industri untuk artikel rumah tangga. Prinsip-prinsip, persiapan, struktur dan sifat bahan keramik akan dibahas dalam detail dalam bab selanjutnya.

4. Komposit

Komposit bahan kombinasi dari dua atau lebih bahan yang memiliki sifat yang berbeda seperti kekuatan yang tinggi, tahan panas, kekakuan, stabilitas, dll. Komposit lebih berguna daripada komponen individu mereka. Misalnya, kaca yang diperkuat plastik (GRP), sebuah material komposit buatan, memiliki sifat gabungan dari kaca, serat dan plastik. Satu dapat mempelajari adanya dua atau lebih bahan dari struktur komposit mereka. Struktur komposit adalah diwakili oleh matriks dan komposit. Struktur komposit adalah diwakili oleh matriks dan penyusun lainnya. Matriks adalah bahan dasar, saat penyusun bahan lain yang diatur di atas matriks.

Bahan komposit diklasifikasikan ke dalam kategori yang berbeda berikut berdasarkan bentuk dan ukuran bahan penguat:
1. Dispersi
2. Partikel
3. Laminasi, dan
4. Serat

Bahan komposit telah menjadi populer diatur  industri dan tanaman karena kekuatang tingginya yang tinggi, ringan, stabil dan sebagainya. Selain itu, komposit yang fleksibel, dan satu dapat memperoleh sifat-sifat yang dibutuhkan oleh penyusun bahan yang cocok pada matriks dasar.

5.      Nanocriystalline Bahan

Kita tahu bahwa logam dan keramik polikristalin di alam. Penurunan ukuran butiran akan menyebabkan dampak pada sifat sebagian besar bahan-bahan. Ketika ukuran butir berkurang menjadi nano, logam mendapatkan lebih kuat dan lebih keras (dan lebih rapuh), sedangkan keramik menjadi lebih ulet (lunak). Misalnya, dalam logam ketika ukuran butir berkurang ke 10 sampai 20 nm, peningkatan dramatis secara ketat diamati. Di samping juga sifat keras, sifat seperti resistensi listrik, kapasitas panas spesifik, expancion ANAD termal sifat magnetik mendapatkan peningkatan, sedangkan konduktivitas termal menurun. Sama halnya, dalam kasus keramik pada tahap nanokristalin, peningkatan dalam daktilitas dengan ketangguhan yang ditingkatkan  juga diamati.

Logam nanokristalin tersebut, semikonduktor, keramik dan bahan lainnya dapat dilakukan dengan berbagai teknik. Para berbagai teknik digunakan untuk penyusunan bahan nanocrystaline dibahas secara rinci dalam Bab selanjutnya.

6.      Nonlinear bahan

Intensitas dan frekuensi cahaya yang keluar dari bahan yang tidak terkait langsung dengan intensitas dan frekuensi dari light insident akibat non-linearity. Bahan menunjukkan perilaku ini dikenal sebagai bahan nonlinier, aplikasi teknologi bahan-bahan yang cukup penting dalam bidang elektronik dan komunikasi. Prinsip-prinsip dasar, teori dan studi eksperimental, klasifikasi bahan nonlinier dan aplikasi mereka dibahas dalam Bab selanjutnya.

7. Biomaterial

Bahan seperti logam, paduan, kaca bioaktif, keramik kaca, polimer dan komposit telah menemukan berbagai aplikasi menarik dalam bidang kedokteran, seperti penggantian bagian-bagian tubuh yang rusak. Bahan-bahan ini dikenal sebagai biomaterial. Misalnya, kaca dan kaca bioaktif keramik dengan komposisi tertentu dari ikatan perusahaan kimia dengan jaringan hidup / tulang alami. Pilihan biomaterial untuk aplikasi partikel implan membutuhkan pengetahuan lengkap dari sifat material. Para biomaterial yang berbeda digunakan untuk aplikasi biomedis yang berbeda seperti jaringan lunak, dan gigi ortopedi diberikan secara rinci dalam bab selanjutnya.

 DAFTAR PUSTAKA

Rajendran, V and A. Marikani. 2004. Materials Science. New Delhi: Tata McGraw-Hill.