Pengetahuan Bahan

A.    Perspektif Sejarah dari Material

Pada kenyataannya bahwa semua yang ada di lingkungan sekitar dihasilkan dari material dan manusia bergantung pada material untuk memenuhi kebutuhan hidup.  Revolusi material dimulai dari peradaban era batu, tembaga, perunggu, besi, dan komposit yang merupakan bukti adanya material. Berikut akan dijelaskan secara singkat sejarah material pada perkembangan peradaban zaman.

Proses metalurgi dimulai sejak 6000 tahun SM, saat ini telah diketahui 86 logam dan hanya 24 jenus ditemukan selama abad 19. Logam awal ditemukan adalah emas (6000 SM) dan tembaga (4200 SM). Tujuh logam zaman purbakala adalah Emas (6000 SM), Tembaga (4200 SM), Perak (4000 SM), Timbal (3500 SM), Timah (1750 SM), Peleburan Besi (1500 SM), dan Air Raksa (750 SM). Emas dan perak bukan logam konstruksi biasanya digunakan sebagai alat makan dan minum, perhiasan dan juga ornament. Hampir semua logam terkandung pada lapisan bumi (kerak bumi), manusia pertama kali memproses biji logam menggunakan sulfide atau oksida logam melalui proses reduksi dan oksidasi pada temperatur atau suhu yang bertingkat. Pertama kali ditemukan peleburan logam secara tidak sengaja akibat biji logam jatuh kedalam api unggun. Tembaga ditemukan secara alami di suatu tempat  di Siprus, dan ditempa menjadi artefak. Tetapi selalu rapuh hingga akhirnya ditemukan dengan cara melebur dan membentuknya dengan api unggun. Antara tahun 5000 SM lembaran tembaga dibuat dengan cara dipukul. Artefak tembaga lebur dari tahun 3600 SM ditemukan di lembah sungai Nil.

Pada dasarnya material memiliki kedudukan yang sangat penting dalam sejarah peradaban manusia tanpa disadari. Sejarah membuktikan, perkembangan dan kemajuan  peradaban sangat erat hubungannya dengan kemampuan manusia memproduksi dan memodifikasi material untuk memenuhi kebutuhan. Kenyataannya, peradaban zaman purbakala ditandai oleh tingkat perkembangan  material pada saat itu, misalnya zaman batu (stone age) dan zaman perunggu (brozen age). Pada saat ini, material secara total merupakan proses seleksi, yang dilakukan untuk memilih material yang cocok untuk aplikasi tertentu berdasarkan sifat dan kebutuhannya.

B.     Ilmu dan Teknologi Material

Peningkatan kemampuan manusia dalam menguasai teknik pengolahan material menjadikan manusia mampu memproduksi alat-alat berbasis material yang lebih baik manusia menemukan bahwa terdapat material-material dalam perut bumi yang apabila diolah akan mempunyai sifat yang lebih baik. Melalui pemikiran ini munculah suatu disipin ilmu yang mempelajari tentang material, sifat material dan aplikasinya terhadap berbagai bidang ilmu dan teknik yang disebut “Ilmu Material” atau “Teknik Material” atau juga “Ilmu Bahan” dalam Bahasa Inggris disebut Material Science.

Ilmu material atau bahan sangat berperan penting dalam perkembangan peradaban kita selama ini. Transportasi, perumahan, pakaian, komunikasi, rekreasi, dan produksi makanan, bahkan setiap sudut dalam kehidupan tidak pernah lepas dari pemanfaatan material beserta teknologinya.

C.    Klasifikasi Material

Klasifikasi material dikelompokkan menjadi 6 golongan yaitu logam, polimer, karet, gelas, keramik dan hibrida. Keterangannya sebagai berikut:

1.      Logam

Logam atau material metalik adalah material yang terdiri dari kombinasi metalik. Pada logam umumnya banyak electron yang tidak terlokalisasi atau electron-elektron ini tidak terikat pada atom tertentu. Logam memiliki sifat konduktor elektrik dan panas yang baik. Selain itu logam memiliki kekuatan yang tinggi dan mampu dibentuk sehingga logam banyak digunakan untuk aplikasi struktur.

Berikut ini adalah tabel klasifikasi logam dan aplikasinya:

No	Klarifiskasi	Jenis	Bentuk	Pemakaian Contoh Dalam Bangunan
1	Logam mulia	Emas, perak dsb.	Batangan	Aksesoris, interior.
2	Logam setengah mulia	Air raksa	Cair	Patri
3	Logam biasa berat >30 kg/dm3	Nikel, kobalt	Butiran, batangan	Campuran baja, konstruksi luar beton
4	Logam biasa ringan <30 kg/dm3	Besi tuang, Plumbum(timah hitam)	Plat blok	Pengunci, pengantung landasan isolasi
5	Logam campuran	Baja Kuningan	Plat, profil, batangan, tempa, gelombang plat, blok	Hubungan dak standar dengan atap, kuda-kuda bangunan, jembatan, neraca, tulangan beton, dinding, lantai, penggantung, kunci, kran.

2.      Polimer

Polimer adalah senyawa organik yang secara kimiawi yerdiri dari karbon, hidrogen dan elemen nonmetalik. Polimer memiliki striktur molekul yang besar. Selain itu polimer memiliki sifat densitas yang rendah, sangat flesikbel dan lain-lain. Berdasarkan asalnya polimer dapat dibagi dua yaitu polimer alam dan polimer sintesis. Pembagiannya dapat dilihat pada tabel berikut :

Polimer Alam

No	Polimer	Monomer	Polimerisasi	Contoh
1	Pati/amilum	Glukosa	Kondensasi	Biji-bijian, akar umbi
2	Selulosa	Glukosa	Kondensasi	Sayur, Kayu, Kapas
3	Protein	Asamamino	Kondensasi	Susu, daging, telur, wol, sutera
4	AsamNukleat	Nukleotida	Kondensasi	Molekul DNA dan RNA (sel)
5	Karet alam	Isoprena	Adisi	Getah pohon karet

Polimer Sintesis

No	Polimer	Monomer	Contoh
1	Polietena	Etena	Kantung, kabel plastic
2	Polipropena	Propena	Tali, karung, botol plastic
3	PVC	Vinil klorida	Pipa paralon, pelapis lantai
4	Polivinil Alcohol	Vinil alcohol	Bak air
5	Teflon	Tetrafluoroetena	Wajan atau panci anti lengket
6	Dakron	Metal tereftla dan etilena glikol	Pipa rekam magnetic atau tekstil wol sinteteis
7	Nilon	Asam adipat dan heksametilena diamin	Tekstil
8	Polibutadiena	Butadiene	Ban motor
9	Polyester	Ester dan   etilena glikol	Ban mobil
10	Melamin	Fenol formaldehida	Piring dan gelas melamin
11	Epoksi resin	Metoksi benzene dan alckohol sekunder	Penyalut cat (cat epoksi)

3.      Karet (Elastomer)

Karet adalah polimer hidrokarbon yang terkandung pada lateks beberapa jenis tumbuhan. Karet merupakan polimer dari satuan isoprene (politerpena) yang tersusun dari 5000 hingga 10.000 satuan dalam rantai tanpa cabang. Pada suhu normal, karet tidak berbentuk (amorf). Pada suhu rendah karet akan mengkristal, dengan meningkatnya suhu, karet akan mengembang, searah dengan sumbu panjangnya. Penurunan suhu akan kembali ke keadaan semua. Oleh karena itu mengapa karet bersifat elastik. Contoh polimer yang terdiri dari karet adalah isoprene, neoprene, karet butyl, karet alam, silicon, dan lain-lain. Karet digunakan untuk bahan baku pembuatan ban, beberapa alat-alat kesehatan dan juga alat-alat yang memerlukan kelentutran serta tahan goncangan.

4.      Gelas

Gelas merupakan benda padat yang transparan, lumayan kuat, biasanya tidak bereaksi dengan bahan kimia dapat dibentuk dengan permukaan yang sangat halus dan kedap air serta tahan terhadap zat atau raksi kimia. Karena sifatnya  yang sangat ideal gelas banyak digunakan di banyak bidang kehidupan. Tetapi gelas bisa pecah menjadi pecahan yang tajam, sifat kaca ini bisa dimodifikasi dan diubah dengan proses kimia atau pemanasan. Contoh aplikasi bahan gelas yaitu gelas soda, gelas silica, gelas borosilikat, dsb.

5.      Keramik

Keramik adalah bahan teknik yang berasal dari tanah liat yang dibakar. Menurut kamus dan ensilklopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu seni dan teknologi untuk menghasilkan barag dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya. Struktur keramik sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas sehingga keramik bukan termasuk penghantar listrik yang baik. Di samping itu keramik memiliki sifat rapuh, keras, dan kaku. Adapun pembagian gelas terdiri dari alumina, karbon silicon, nitrida silicon dsb.

6.      Komposit

Komposit adalah material yang tersusun atas dua atau lebih dari jenis material. Komposit dirancang untuk menghasilkan kombinasi karakteristik terbaik dari masing-masing komponen pembentuknya. Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya lebih ringan, tahan korosi, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya jumlah komponen dan baut-baut penyambung. Kekuatan tarik dari komposit serat karbon lebih tinggi dari semua paduan logam.

D.    Kebutuhan Material Modern

Perkembangan material sudah terjadi sejak beberapa tahun belakangan ini, kecanggihan teknologi membuat manusia untuk terus berinovasi dalam mendesain material yang lebih baru dan juga lebih efisien lagi. Maka oleh sebab itu kebutuhan akan material akan terus bertambah seiring berkembangannya teknologi.

Tetapi sebagian besar material yang digunakan berasal dari sumber daya yang tidak dapat diperbarui. Sumber yang tidak bisa diperbarui ini lama kelamaan akan habis, yang mana mengharuskan kita untuk menemukan dan mengembangkan material baru yang mempunyai sifat seimbang dan mempunyai dampak buruk sekecil mungkin terhadap lingkungan. Alternatif inilah yang menjadi tantangan bagi para engineer.

DAFTAR PUSTAKA

Suharto, Ir.1995. Teori Bahan dan Pengaturan Teknik. PT. Rineka Cipta. Jakarta
http://www.wikipedia.com/
http://www.elmojuanara.com/2012/09/rangkum-bab-1-material-teknik.htmll
http://tmasykuralqaedy.blogspot.com/p/ilmu-dan-rekayasa-material-material.html
http://areyouengineer.blogspot.com/2009/02/sejarah-ilmu-dan-teknik-material.html
http://teknikengineer.blogspot.com/2014/01/pengenalan-klasifikasi-material.html
http://teknikengineer.blogspot.com/2014/01/pengenalan-klasifikasi-material.html