Mbak Dhani Aja Deh: 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, requirement 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

1) 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. Logam merupakan penghantar listrik dan panas yang sangat baik, tidak transparan terhadap cahaya tampak, mudah digosok (polish), keras tapi mudah dibentuk sehingga banyak dipakai untuk aplikasi struktural

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 selanjutnya.

3. Keramik

Keramik adalah padatan anorganik dan non logam. Atom disusun secara periodik 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.

Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkan untuk beberapa aplikasi yaitu:

a. Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.

b. Tahan korosi

c. Sifat listriknya dapat isolator, semikonduktor dan konduktor bahkan superkonduktor
d. Sifatnya dapat magnetik dan non magnetik

e. Keras dan kuat, namun rapuh

Dua jenis ikatan dapat terjadi dalam keramik, yaitu ikatan ionik dan kovalen. Sifat klasifikasi bahan keramik dapat dibedakan menjadi dua kelas yakni: kristalin dan amorf (non kristalin). Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut.

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. Struktur komposit adalah diwakili oleh matriks dan penyusun lainnya. Matriks adalah bahan dasar.

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 kekuatan yang tinggi, ringan, stabil dan sebagainya. Selain itu, komposit bersifat fleksibel, dan juga dapat memperoleh sifat-sifat yang dibutuhkan oleh penyusun bahan yang cocok pada matriks (bahan dasar).

5. Bahan Nanokristalin

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 10 sampai 20 nm, peningkatan dramatis secara ketat diamati. Disamping 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 nanokristalin dibahas secara rinci dalam Bab selanjutnya.

6. Bahan Nonlinear

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.

2) Berdasarkan sifat dasar material dapat dikelompokkan menjadi: sifat mekanik,sifat listrik dan optik.

a. Material mekanik

Sifat mekanik adalah salah satu sifat yang terpenting, karena sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut.

Berikut adalah beberapa sifat mekanik:

Kekuatan (strength), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam, tergantung pada jenis beban yang bekerja atau mengenainya. Contoh kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.

· Kekerasan (hardness), dapat didefenisikan sebagai kemampuan suatu bahan untuk tahan terhadap penggoresan, pengikisan (abrasi), identasi atau penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance). Kekerasan juga mempunya korelasi dengan kekuatan.

· Kekenyalan (elasticity), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan.

· Kekakuan (stiffness), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) atau defleksi. Dalam beberapa hal kekakuan ini lebih penting daripada kekuatan.

· Plastisitas (plasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastik (permanen) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.

· Ketangguhan (toughness), menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.

· Kelelahan (fatigue), merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang – ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya.

Beberapa sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan menurut cara pembebanannya, yaitu

· Sifat mekanik statis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban statis yang besarnya tetap atau bebannya mengalami perubahan yang lambat.

· Sifat mekanik dinamis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban dinamis yang besar berubah – ubah.

b. Material listrik

Penghantar yang merupakan material listrik dapat dibedakan menjadi :

Ø Konduktor

Penghantar dalam teknik elektronika adalah zat yang dapat menghantarkan arus listrik, baik berupa zat padat, cair atau gas. Karena sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan.

Ø Semikonduktor

Bahan semikonduktor adalah bahan yang mempunyai level konduktiviti (kemampuan menghantarkan arus listrik) diantara bahan konduktor dan isolator. Kebalikan dari konduktiviti adalah resistansi, yaitu kemampuan menahan arus listrik. Semakin tinggi level konduktiviti maka semakin rendah level resistansi. Istilah resistivity (rho, yunani) biasanya digunakan untuk membandingkan level resistansi material. Resistivity suatu material diukur dalam satuan Ω-m atau Ω-cm.

Jadi, bahan semikonduktor mampu menghantarkan listrik lebih baik daripada isolator, tapi lebih rendah dibandingkan konduktor.

Dilihat dari struktur atom, atom terdiri dari sejumlah elektron, proton, dan neutron. Nukleus (inti-atom) mengandung proton ( bermuatan positif) dan neutron ( tidak bermuatan). Elektron (bermuatan negatif) beredar di sekeliling nukleus. Setiap atom cenderung mempunyai jumlah elektron dan proton yang sama. Model Bohr dari dua bahan semikonduktor yang paling umum, germanium (Ge) dan silikon (Si).

Semi konduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah IC (Integrated Circuit). Disebut semi atau setengah konduktor karena bahan ini memeng bukan konduktor murni. Bahan-bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik karena logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa sehingga elektronnya dapat bebas bergerak bebas.

Ø Isolator

Dalam istilah elektronika, Isolator listrik adalah sesuatu benda yang merupakan bukan benda penghantar listrik yang berguna untuk menahan penghantar listrik. Isolator dapat berupa karet, kayu, kertas, dan biasanya adalah benda-benda selain golongan logam. Isolator contohnya dapat kita lihat pada setiap kabel yaitu berupa karet yang berguna untuk melapisi tembaga (logam) agar arus tetap mengalir pada tembaga. Dengan kata lain berguna untuk melindungi kita dari sengatan listrik.Oleh sebab itu, isolator merupakan penghantar listrik yang paling buruk diantara konduktor maupun semikonduktor.

Isolator memiliki karakteristik lebih lunak daripada logam namun tidak berair, karena sebagus apapun suatu isolator jika terkena air maka arus listrik akan dapat mengalir. Isolator memiliki daya resistansi yang tinggi terhadap arus listrik. Karena sifatnya yang resistan/ menghambat aliran arus listrik maka benda-benda tersebut disebut isolator.

Ø Superkonduktor

Superkonduktor adalah suatu material yang tidak memiliki hambatan dibawah suatu nilai suhu tertentu. Suatu superkonduktor dapat saja berupa suatu konduktor, semikonduktor ataupun suatu insulator pada keadaan ruang. Suhu dimana terjadi perubahan sifat konduktivitas menjadi superkonduktor disebut dengan temperatur kritis (Tc).

Penggunaan superkonduktor yang sangat luas tentu saja dibidang listrik. Generator yang dibuat dari superkonduktor memiliki efisiensi sebesar 99-an ukurannya jauh lebih kecil dibandingkan dengan generator yang menggunakan kawat tembaga.

Dibidang komputer, superkonduktor digunakan untuk membuat suatu superkomputer dengan kemampuan berhitung yang fantastis. Di bidang militer, HTS-SQUID digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau laut.

c. Material optik

Sifat Optik menggambarkan bagaimana respon suatu material terhadap medan elektromagnetik atau radiasi cahaya.

Ø Sifat Optik Logam

Semua cahaya tampak tidak bisa ditransmisikan oleh logam, sebagian cahaya tampak akan dipantulkan lagi kembali ke udara, hanya sebagian kecil yang diserap. Warna logam tergantung dari panjang gelombang yang dipantulkan.

Ø Sifat Optik Non-Logam

Material non-logam bisa bersifat transparan, maka disamping absorpsi dan refleksi,refraksi dan transmisi juga merupakan fenomena yang terjadi.

B. APLIKASI MATERIAL

Pada bagian ini akan dikemukakan beberapa bentuk aplikasi material dalam bidang teknologi yang berkembang dewasa ini.

1. Aplikasi Struktural

Aplikasi struktural adalah aplikasi yang membutuhkan material dengan unjuk kerja (performance) mekanik yang baik seperti kekuatan, kekakuan dan kemampuan menahan getaran, baik ketika material tersebut terbebani maupun tidak. Ketika material terbebani (dalam keadaan terpakai), informasi mengenai sifat mekanik secara akurat sangat diperlukan.

Aplikasi struktural ditemukan pada pembangunan gedung, jembatan, jalan raya, pesawat terbang, kereta api, mobil, mesin, satelit, raket tennis, perabot rumah dan lain sebagainya.

Selain sifat mekanik, material struktural juga dirancang untuk memiliki sifat yang lain, seperti massa jenis yang kecil (ringan) agar menghemat bahan bakar pada pesawat terbang dan mobil, dan untuk kecepatan tinggi pada sepeda balap. Sifat lain yang tak kalah pentingnya adalah resistansi korosi dan kemampuan untuk menahan suhu tinggi atau siklus thermal yang ekstrim ketika material dalam keadaan terpakai.

2. Aplikasi Elektronik

Aplikasi elektronik meliputi aplikasi kelistrikan, optik, dan kemagnetan karena sifat listrik, optik dan magnet umumnya ditentukan perilaku elektron. Aplikasi kelistrikan dimanfaatkan untuk komputer, divais elektronika, rangkaian listrik, divais thermolistrik, piezoelektrik, robotik, mesin mikro, dan lain sebagainya. Aplikasi optik berkaitan dengan laser, sumber cahaya, serat optik (material dengan daya serap optik kecil untuk komunikasi dan penginderaan), absorber, pemantul dan transmisi radiasi elektromagnetik, fotografi, fotocopy, penyimpan data optik, holografi, dan pengendali warna.

Aplikasi magnetik berkaitan dengan transformator, perekam magnetik, memori komputer magnetik, sensor medan magnetik, pelindung magnetik, kereta levitasi magnetik, penjejak magnetik untuk partikel, penyimpan energi magnetik, magnetic resonance imaging, dan spektrometer massa.

Perlu dicatat bahwa untuk aplikasi elektronik, semua jenis material memberikan andil yang signifikan. Material semikonduktor merupakan jantung elektronika dan divais optoelektronika. Logam digunakan sebagi kabel penghubung, konektor, kontak listrik, dan sebagainya. Polymer digunakan sebagai bahan dielektrik dan pembungkus kabel. Keramik dipakai sebagai bahan kapasitor, divais thermolistrik, divais piezoelektrik, dan serat optik.

Untuk komputer, topik utama dalam bidang ini adalah bagaimana membuat komputer menjadi lebih cepat, lebih ramping dengan fungsi yang lebih kompleks dan komsumsi daya yang makin kecil. Untuk tujuan tersebut, terdapat dua pendekatan yang saling mendukung yakni dari segi hardware dan software. Dari segi hardware adalah bagaimana membuat transistor sebagai komponen aktif terkecil menjadi semakin kecil dan berkecepatan tinggi. Dari segi software adalah bagaimana mendesain rangkaian terpadu (integrated circuit) yang makin kompleks menjadi semakin ramping dan kompak.

Belum lagi teknologi mikro-elektronik berbasis silikon (1 mikrometer = 0,001 milimeter) yang mendominasi seluruh aspek kehidupan manusia bisa dikuasai, dunia sudah memasuki era baru yang disebut nanoteknologi. Ini adalah rekayasa material dalam orde nanokristal (1 nanometer = 0,000001 milimeter).

Material apa pun selama dapat dibuat dalam bentuk nanokristal akan menghasilkan sifat yang mencengangkan dan bahkan tidak pernah ada di alam ini.

3. Aplikasi Thermal

Aplikasi thermal meliputi perpindahan panas, baik secara konduksi, konveksi atau radiasi. Perpindahan panas diperlukan pada pemanasan dan pendinginan gedung, proses industri seperti sintering, casting dan annealing, lemari pendingin untuk makanan dan minuman, pendinginan divais elektronika, dan lain sebagainya. Perpindahan panas dapat diperoleh dengan penggunaan lebih dari satu mekanisme. Sebagai contoh, konduksi dan konveksi paksa digunakan ketika sebuah fluida dipaksa mengalir melewati pori-pori zat padat yang bersifat konduktor thermal.

Konduksi thermal melibatkan peran elektron, ion, dan/atau fonon. Elektron dan ion bergerak dari titik bertemperatur tinggi ke titik bertemperatur rendah dan karena itu memindahkan energi panas. Fonon merupakan vibrasi (getaran) kisi kristal yang juga memindahkan energi panas. Konduksi di dalam logam ditentukan oleh jumlah elektron bebas pada kulit terluar atom penyusunnya. Untuk material intan, proses konduksi diatur oleh fonon, karena elektron bebas tidak tersedia, dan nomor atom karbon (C) yang kecil memperbesar vibrasi kisi. Sebaliknya, polimer merupakan konduktor panas yang buruk kerena elektron bebas tidak tersedia dan ikatan kimia sekunder (gaya Van der Waals) antara molekul sangat lemah sehingga sulit bagi fonon untuk bergerak dari molekul yang satu ke molekul lainnya. Keramik, di lain pihak, cenderung lebih konduktif daripada polimer, dan gerakan elektron dan/atau ion berperan pada konduksi thermal.

4. Aplikasi Lingkungan

Aplikasi lingkungan berkaitan dengan perlindungan lingkungan dari polusi. Perlindungan tersebut dapat berupa pengeluaran pencemar (pollutant) atau pengurangan jumlah pencemar yang dikeluarkan. Pengeluaran dapat dilakukan dengan cara ekstraksi dari permukan zat padat (misalnya dengan karbon aktif). Pencemar dapat dikurangi dengan mengganti material dan atau proses yang digunakan di dalam industri misalnya dengan material biodegradable (material yang dapat terdegradasi secara alami), dengan material yang dapat didaur ulang, atau dengan mengganti sumber energi dari bahan bakar fosil ke baterai, sel surya dan/atau hidrogen.

Selama beberapa dekade material yang dikembangkan untuk aplikasi struktural, elektronika, thermal dan aplikasi lainnya tidak banyak mempertimbangkan masalah pembuangan dan daur ulang. Dewasa ini disadari bahwa pertimbangan tersebut mesti diambil pada saat pegembangan desain. Material untuk adsorpsi merupakan inti pengembangan material untuk aplikasi lingkungan. Material ini meliputi karbon, zeolit, aerogel dan material berpori lainnya. Kualitas yang diinginkan meliputi kapasitas adsopsi yang besar, ukuran pori yang cukup besar relatif terhadap ukuran molekul dan ion yang akan diserap dapat dibersihkan setelah dipakai.

Serat karbon aktif sangat penting untuk mengktifkan partikel karbon di dalam fluida dinamik. Akan tetapi material ini sangat mahal. Pori pada permukaan material berperan sebagai lokasi adsorpsi. Secara umum, pori dapat berupa macropores (> 500 Ǻ), mesopores (antara 20 sampai 500 Ǻ), micropores (antara 8 sampai 20 Ǻ) dan nanopores (< 8 Ǻ).

5. Aplikasi Biomedis

Aplikasi biomedis berkaitan dengan diagnosa dan kondisi perlakuan, penyakit, cacad, serta pencegahannya. Hal ini meliputi implantasi (tulang pinggul, katup jantung, kulit, dan gigi), divais operasi dan diagnosa, alat pemacu jantung, elektroda untuk mengumpulkan dan mengirimkan signal optik atau listrik ke dalam tubuh, kursi roda, dan instrumen untuk diagnosa dan analisis kimia (misalnya analisa darah dan air seni). Material implantasi sangat menantang karena material tersebut harus bersifat biocompatible (misalnya terhadap darah), tahan karat, tahan gesekan, dan tidak mudah aus.

C. PERANAN MATERIAL BERSKALA NANO

Material berskala nano merupakan material yang sangat atraktif kerena memiliki sifat-sifat yang sangat berbeda dibandingkan dengan yang diperlihatkan pada skala makroskopisnya.

Terdapat berbagai fenomena quantum atraktif yang timbul sebagai akibat pengecilan ukuran material hingga ke dimensi nano.

Ø Peran Teknologi Nano di Bidang IT

Peran teknologi nano dalam pengembangan teknologi informasi (IT, information technology), sudah tidak diragukan lagi. Bertambahnya kecepatan komputer dari waktu ke waktu, meningkatnya kapasitas hardisk dan memori, semakin kecil dan bertambahnya fungsi telepon genggam, adalah contoh-contoh kongkrit produk teknologi nano di bidang IT. Dalam tulisan ini akan dipaparkan kontribusi teknologi nano pada pengembangan IT secara garis besar, yang sampai saat ini dapat dibagi menjadi tiga.

Pertama, penambahan kepadatan jumlah divais. Gambaran mudahnya, bila ukuran satu buah transistor bisa dibuat lebih kecil maka kepadatan jumlah transistor pada ukuran chip yang sama secara otomatis akan menjadi lebih besar. Dalam pembuatan LSI (large scale integrated), sedapat mungkin jumlah transistor dalam satu chip bisa diperbanyak.

Kedua, memungkinkannya aplikasi efek kuantum. Ukuran material jika mencapai satuan nanometer, maka secara otomatis akan muncul fenomena-fenomena baru dalam fisika kuantum yang tidak dijumpai pada fenomena fisika klasik, yaitu efek kuantum. Fenomena unik ini menjadi perhatian yang besar bagi ilmuan sekarang untuk diaplikasikan dalam teknologi elektronika saat ini.

Ketiga, penambahan fungsi baru pada sistem yang sudah ada. Yang dimaksud adalah bukan sebatas membuat material sama dalam ukuran kecil sehingga kepadatannya semakin besar, tetapi lebih pada titik tekan lahirnya fungsi baru ketika atom atau molekul yang berbeda jenis disusun dalam suatu sistem divais.

Sebagai contoh, pembuatan mata buatan yang mempunyai fungsi menangkap cahaya, kemudian sekaligus mentransfer cahaya tersebut menjadi informasi dan kemudian mengolahnya, itu akan lebih mudah dilakukan dengan peran teknologi nano. Bahkan dengan teknologi nano, diharapkan ke depan intelejensi sensor buatan bisa dibuat dengan sensitifitas mendekati apa yang dimiliki manusia.

Ø Teknologi Nano Memungkinkan Pakaian tak Perlu Dicuci

Teknologi nano yang diberlakukan pada serat-serat tekstil (nanotekstil) memungkinkan pakaian tidak perlu lagi dicuci karena tahan kotor, tahan bau dan anti bakteri. Material nano dalam bentuk bubuk misalnya ZnO berukuran nano (satu per miliar meter -red) yang dilapiskan ke serat-serat fiber membuat tekstil menjadi berkarakter nano.Tekstil berkarakter nano merupakan bahan pakaian yang unggul dan mulai dikembangkan di dunia.

DAFTAR PUSTAKA

L. Solymar and D. Waish. 1999. Electronical Properties of Materials. Oxford University Press Inc.

Milton Ohring. 1995. Engineering Materials Science. Academic Press Inc.

M. Ali Omar. 1975. Elementary Solid State Physics. Addision Wesley Publishing Company.

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

Van Vlack, LH. 1985. Ilmu da Teknologi Bahan Edisi V. Erlangga: Jakarta.

http://putradnyana-karyasiswa.blogspot.com

http://chemistrymyworld.blogspot.com/2011/07/Proses.industri-kimia-industri-keramik.html

http://en.wikipedia.org/wiki/biomaterial

http://elekkurniawan.blogspot.com/2011/04/klasifikasi-material.html

http://naghen.wordpress.com/2008/05/01/Pentingnya-sebuah-ilmu-material/

http://www.anneahira.com/fisika-material.htm