MATERIAL BARU : Lebih Ringan dan Lebih Kuat

Aries R. Prima – Engineer Weekly

Sebuah material baru berhasil diciptakan oleh para peneliti di Massachusetts Institue of Technology (MIT), Amerika Serikat, yang diklaim lebih ringan dari plastik paling tipis, namun 10 kali lebih kuat dari baja, sehingga akan sangat berguna untuk diaplikasikan pada berbagai bidang yang memerlukan bahan ringan dan kuat.

Material ini dibuat dengan mengompresi dan menggabungkan serpihan graphene, bentuk dua dimensi dari karbon, yang membentuk jaringan luas seperti sarang laba-laba terpelintir, dengan densitas hanya 5 persen dari graphene yang ada.

Faktor utama yang membuat material ini kuat adalah bentuk geometris tiga dimensi daripada meteri itu sendiri. Artinya, material ringan dan kuat lainnya bisa dibuat dari berbagai material lain dengan menciptakan struktur geometris serupa. “Graphene ini bisa diganti dengan material lain,” jelas Markus J. Buehler, ilmuwan material dari MIT, dalam sebuah pernyataan yang diterbitkan Live Science, 9 Januari lalu.

Graphene adalah material yang terbuat dari lembaran serpihan atom karbon, hingga saat ini adalah material terkuat di muka bumi, setidaknya dalam bentuk lembar tipis 2 dimensi. Lembaran yang hanya setebal atom ini memiliki kekuatan yang besar dan sifat listrik yang unik. Kelemahannya, material ini sulit untuk diubah menjadi bentuk 3 dimensi. Markus mengatakan bahwa material ini tidak berguna untuk membuat bahan 3 dimensi yang dapat digunakan untuk membuat kendaraan, bangunan atau perangkat lainnya. “Apa yang akan kami lakukan adalah mewujudkan keinginan untuk mentransformasikan material dua dimensi ini ke struktur 3 dimensi,” katanya.

Dalam simulasi terakhir, menata ulang atom=atom graphene dengan cara tertentu bisa meningkatkan kekuatannya dalam bentuk 3 dimensi. Namun, ketika peneliti mencoba membuat material ini di laboratorium, hasilnya sering jauh lebih lemah dari yang diperkirakan.

Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti turun ke bagian paling dasar, yaitu menganalisis struktur tingkat atom. Setelah itu para peniliti menciptakan sebuah model matematika yang secara akurat dapat memprediksi cara membuat material baru ini. Mereka menggunakan jumlah panas dan tekanan yang tepat untuk menghasilkan struktur labirin melangkung, yang pertama kali dijelaskan ilmuwan NASA pada 1970, yang dikenal sebagai gyroid. “Setelah menciptakan struktur 3D ini, kami ingin melihat batasnya. Material sekuat apa yang mungkin kita bisa ciptakan,” kata Zhao Qin, salah satu peneliti di MIT. Ini menghasilkan sebuah struktur kuat dan stabil yang menyerupai beberapa jenis karang dan alga kecil yang disebut diatom.

Salah satu kendala menciptakan material ini adalah kurangnya kemampuan industri manufaktur untuk memproduksinya. Namun, diyakini, selalu ada cara agar material ini dapat diproduksi dalam skala besar, dan di masa depan, struktur raksasa, seperti jembatan yang sangat besar dapat dibuat dari bahan beton gyroid, dengan sifat sangat kuat dan sangat ringan.***

baca juga

ingin komentar

Comment