MAKALAH
PENGETAHUAN
BAHAN
PERSPEKTIF
SEJARAH DAN MATERIAL
Oleh
:
Artika
Sari Dewi (1305106010029)
Cut
Putri Ramdana (1305106010054)
Saijem
Pratiwi (1305106010041)
Siti
Maulidina (1305106010061)
Utami
Al Caesaria Thartika (1305106010081)
PROGRAM
STUDI TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS
PERTANIAN
UNIVERSITAS
SYIAH KUALA
DARUSSALAM BANDA
ACEH
2014
I.
PENDAHULUAN
1. Latar
Belakang
Pada
dasarnya material memiliki kedudukan yang penting dalam sejarah
peradaban manusia tanpa disadari. Menurut sejarah, perkembangan dan
kemajuan peradaban sangaterat kaitannya dengan kemampuan manusia
memproduksi dan memanipulasi material untuk memenuhi kebutuhan
mereka. Kenyataannya, peradaban masa lampau ditandai oleh tingkat
perkembangan material pada saat itu, misalnya zaman batu (stone age),
zaman perunggu ( bronze age).
Manusia
masa lalu memiliki akses hanya pada sejumlah material yang sangat
terbatas keberadaannya dan terjadi secara alamiah, contohnya : batu,
Kayu, lempung (clay), kulit (skin), dan lain-lain. Dengan berjalannya
waktu, manusia jaman dulu menemukan teknik-teknik untuk memproduksi
material yang memiliki sifat-sifat superior, misalnya pottery dan
berbagai macam logam. Selanjutnya, telah ditemukan bahwa sifat-sifat
material bisa ditingkatkan dengan perlakuan panas (Heat Treatment)
dan dengan penambahan unsur-unsur lain. Pada saat ini, material
secara total merupakan proses seleksi, yang dilakukan untuk memilih
material yang cocok untuk aplikasi tertentu berdasarkan sifatnya.
2. Tujuan
1. Untuk
mengetahui perspektif sejarah dari material
2. Untuk
mengetahui sifat umum material
3. Untuk
mengetahui klasifikasi material
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Material atau bahan adalah zat atau benda yang
dari mana sesuatu dapat dibuat darinya, atau barang yang dibutuhkan
untuk membuat sesuatu. Bahan kadangkala
digunakan untuk menunjuk ke pakaian atau kain. Material adalah
sebuah masukan dalam produksi.
Mereka seringkali adalah bahan mentah - yang belum diproses, tetapi
kadang kala telah diproses sebelum digunakan untuk proses produksi
lebih lanjut. Umumnya, dalam masyarakat teknologi maju, material
adalah bahan konsumen yang belum selesai. Beberapa contohnya
adalah kertas dan sutra. Material
teknik adalah jenis material yang banyak dipakai dalam proses
rekayasa dan industri. Material teknik dikelompokkan menjadi 6
golongan : Logam :
baja, besi cor, titanium, logam paduan, dll. Polimer :
polietilan, polipropilen, polikarbonat, dll. Karet :
isopren, neopren, karet alam, dll. Gelas :
gelas soda, gelas silika, gelas borosilikat. Keramik :
alumina, karbida silikon, nitrida silikon dll. Hibrida :
komposit, sandwich, foam (Wikipedia,
2013).
Logam
berasal dari bahasa Yunani, yaitu Metallon. Dalam kimia, logam adalah
sebuah unsur kimia yang siap membentuk ion (kation) dan memiliki
ikatan logam. Logam adalah salah satu dari tiga kelompok unsur yang
dibedakan oleh sifat ionisasi dan ikatan, bersama dengan semi-logam
dan non-logam. Dalam tabel periodik, garis diagonal digambar dari
boron (B) sampai ke polonium (Po) membedakan logam dari nonlogam.
Unsur dalam garis ini adalah semi-logam, unsur di kiri bawah adalah
logam, unsur ke kanan atas adalah non-logam. Non-logam lebih
banyak terdapat di alam daripada logam, tetapi logam banyak terdapat
dalam tabel periodik. Beberapa logam terkenal adalah aluminium,
tembaga, emas, besi, timah, perak, titanium, uranium, dan zink. Logam
cenderung mengkilap, dan konduktor yang baik, sementara nonlogam
biasanya rapuh, tidak mengkilap, dan insulator (Rifai,
2012).
Bahan-bahan
tiruan (syntetic materials) biasanya diperoleh dari senyawa
kimia dengan komposisi berbagai unsur akan diperoleh suatu sifat
tertentu secara spesifik atau sifat yang menyerupai sifat bahan
alam. Bahan ini dikenal sebagai bahan plastic (Plastics Materrials),
yakni suatu bahan yang pertama kali dibuat oleh Leo Baekeland
seorang Belgia tahun 1907 dan dipatenkan dengan nama Baklite.
Molekul yang kita sebut sebagai “Polymer” yang berarti, Materials
Plastics yang terbentuk dari ikatan rantai atom-atom serta terdiri
atas “beberapa Unit” ikatan rantai atom-atom tersebut.
oleh karena itu proses pengikatan dengan molekul-molekul kecil
ini dikenal sebagai “Polymerization”. Contoh
dari bahan jenis ini ialah Polythene yakni Polymer yang terdiri
atas 1200 atom Carbon pada setiap 2 atom Hydrogen sehingga
memiliki tegangan serta keuletan yang tinggi.dan pada beberapa
jenis plastic memiliki regangan yang besar yang dakibatkan oleh
rantai ikatan yang panjang (Hadi, 2011).
III. PEMBAHASAN
A. Perspektif
sejarah dari material
Sejak
jaman dahulu kala material sudah menjadi bagian dari peradaban
manusia , sebagai contoh pada masa lampau kita kenal ada beberapa
periode yakni Zaman batu, Zaman Perunggu dan Zaman besi. Apalagi
teknologi–teknologi mutakhir masakini pastinya sangat bergantung
pada meterial canggih ,sehingga tak heran jika semuanya memanfaatkan
perangkat produk dan sistem yang terbuat dari meterial .
Setiap
bagian dari kehidupan kitapun tak luput dari peranan metiral seperti
pakaian, bangunan, transportasi, produk makanan, komunikasi serta
hiburan . Semakin banyaknya penelitian yang dilakukan oleh para
ilmuan dan ahli teknologi selama ini maka banyak orang yang dapat
membuat produk-produk lebih baik. Menurut sejarah , kemajuan dan
perkemabangan dari kehidupan manusia ternyata berkaitan dengan
kemampuan untuk membuat dan merekayasa material untuk memenuhi
kebutuhan hidup.
Saat
pertamakali manusia berada dibumi hanya sedikit materal yang dikenal,
seperti misalnya kayu, batu, kulit dan tanah. Namun dengan seiring
berjalannya waktu dan semakin berkembangnya manusia maka kebutuhan
akan materialpun semakin hari semakin bertambah sehingga memaksa
manusia untuk menciptakan inofasi-inofasi baru dengan melakukan
beberapa teknik sehingga mampu menciptakan material baru yang
memiliki sifat lebih unggul dari material yang ada di alam, seperti
misalnya logam, plastik, kaca dan fiber.
B. Sifat
umum material
Secara
umum sifat suatu material tidak bergantung terhadap bentuk dan ukuran
metarial tersebut. Sifat-sifat suatu material dapat dikelompokkan
menjadi 7 katagori yaitu sifat yakni mekanik, listrik, termal,
magnetik, optik, deteriorative (sifat yang menyebabkan suatu material
menjadi buruk), dan storage / memory. Untuk mesing-masing sifat
tersebut terdapat stimulus khusus yang dapat menimbulkan respon yang
berbeda.
•
Sifat
mekanik berkaitan dengan perubahan bentuk karena adanya pemberian
beban atau gaya, contohnya meliputi modulus elastisitas dan kekuatan
(strength), Keuletan (Ductile), Kekakuan (Stiffness), Ketangguhan
(Toughness), Kekerasan (Hardness). Kekuatan adalah kemampuan suatu
material dalam menerima beban, semakin besar beban yang mampu
diterima oleh material maka benda tersebut dapat dikatakan memiliki
kekuatan yang tinggi. Kekerasan dapat diartikan ketahan suatu
material terhadap deformasi lokal, misalkan ketahanan terhadap
goresan. Bila suatu material digores maka yang akan menerima beban
adalah bagian permukaannya saja bukan keseluruhannya, itulah mengapa
goresan dikatakan hanya menghasilkan deformasi lokal. Selanjutnya
sifat kekakuan dari suatu material dapat diartikan ketidakmapuan
suatu material untuk berdeformasi
plastis. Material yang kaku berarti bila diberi suatu beban dia
hanya akan berdeformasi
elastis, dan selanjutnya akan mengalami patah (fracture).
Mengetahui tentang sifat mekanik suatu material sangatlah penting
terutama dalam pemilihan material yang akan dipakai dalam kehidupan
sehari-hari. Misalkan kita disuruh memilih jenis baja yang
akan digunakan untuk membuat jembatan, maka hal terpenting yang harus
kita perhatikan adalah bahan yang kita pilih haruslah kuat, dalam
arti dia tidak akan mudah mengalami deformasi plastis. Bayangkan saja
bagaimana bila kita salah memilih bahan, tentunya nanti jembatan yang
kita buat akan memiliki lintasan melengkung seperti
lintasan skateboard, tentunya hal ini bukanlah hal yang lucu.
• Sifat kelistrikan berkaitan dengan konduktivitas listrik, resistivitas listrik dan konstanta dielektrik yang diperoleh dengan memberikan stimulus berupa medan listrik.
• Sifat panas (thermal) berkaitan dengan kapasitas panas dan konduktivitas termal yang diperoleh dengan memberikan stimulus berupa panas.
• Sifat Magnetik menggambarkan respon suatu material terhadap medan magnet yang biasanya direpresentasikan dengan menggunakan kurva Hysterisis.
• Sifat Optik menggambarkan bagaimana respon suatu material terhadap medan elektromagnetik atau radiasi cahaya. Sifat optik ini direpresentasikan dalam indek refraksi dan refleksi.
• Sifat Deteriorative mengindikasikan kereaktifan secara kimia dari suatu material.
• Sifat storage / memory merupakan sifat dari material yang muncul akibat dari perkembangan teknologi yang akhir-akhir ini terasa dampaknya yang besar. Aplikasi dalam hal Storage / Memory dari suatu material salah satunya adalah flashdisk, yang dimana saat ini dituntut agar bisa menyimpan data yang lebih besar dan besar lagi. Maka dari itu, diperlukanlah suatu material yang mampu menyimpan data berukuran besar di dalam volume yang seminimal mungkin.
C. Klasifikasi
material
Material
diklasifiasikan menjadi beberapa tipe yang memiliki karakteristik
yang sama. Material dapat dikelompokkan dengan berbagai cara, salah
satunya didasarkan pada ikatan atom dan struktur. Berdasarkan cara
ini material dapat diklasifikasikan menjadi logam, polimer, dan
keramik. Sebagai penambahan, terdapat dua kelompok material yang
cukup penting dalam rekayasa material yaitu komposit dan
semikonduktor. Ditinjau dari segi struktur, terdapat jenis material
tambahan yaitu material komposit. Apabila klasifikasi material
ditinjau dari kemampuan konduktivitasnya maka akan terdapat tambahan
golongan material semikonduktor. Selain itu ada pula biomaterial yang
termasuk dalam material tingkat tinggi.
1. Logam
Material
– material dalam kelompok ini disusun oleh satu atau lebih unsur
logam (misalnya besi, alumunium, tembaga, titanium, emas, dan nikel),
dan juga seringkali mengandung unsur non logam (misalnya karbon,
nitrogen dan oksigen) dalam jumlah yang relatif kecil. Atom – atom
pada logam dan paduannya mempunyai ciri – ciri tersusun secara
sangat teratur, dan apabila dibandingkan dengan keramik dan polimer
susunan antar atom – atomnya cenderung lebih rapat. Karakteristik
susunan antar atomnya yang khas ini, kemudian disebut sebagai ikatan
logam. Material logam memiliki nilai elektron bebas yang tinggi,
dimana berarti terdapat sejumlah besar elektron yang tidak terikat
pada inti atom sehingga bisa bergerak bebas. Sifat – sifat dari
material logam yang khas ini dapat dijelaskan melalui karakterisitik
elektronnya tersebut. Yang paling utama, yaitu apabila diamati dari
sifat logam yang merupakan penghantar listrik dan panas yang baik.
Selain itu susunan atom material logam yang teratur dan respon
dari elektron bebas terhadap getaran elektromagnetik pada frekuensi
cahaya membuatnya tidak mampu ditembus oleh cahaya sehingga tidak
tembus pandang seperti halnya kaca. Permukaan material logam akan
mengkilap apabila dipoles. Sebagai tambahan, beberapa jenis logam
(Fe, Co, Ni) juga memiliki sifat magnetik yang kuat.
Mengenai sifat mekaniknya, material logam cenderung bersifat cukup kaku dan kuat, ulet (ductile = dapat mengalami deformasi atau perubahan bentuk tanpa mengalami patah) sehingga punya kemampuan mampu dibentuk (formability) yang baik (misalnya melalui penempaan, pengerolan, dll), dan mampu menerima pembebanan secara tiba – tiba tanpa mengalami patah (shock resistance). Sifat – sifat tersebut membuat logam mempunyai jangkauan aplikasi yang sangat luas dalam dunia industri hingga saat ini.
2. Keramik
Keramik
adalah senyawa yang tersusun dari perpaduan antara unsur logam dan
non logam yang kemudian membentuk suatu senyawa baru yang umumnya
termasuk ke dalam jenis oxide, nitride, dan carbide. Sebagai contoh,
beberapa keramik yang umumnya dikenal yaitu alumunium oksida (alumina
atau Al2O3), silicon dioksida (silika atau SiO2), silicon karbida
(SiC), silikon nitride (Si3N4). Sebagai tambahan, juga terdapat
beberapa material keramik yang termasuk ke dalam kelompok keramik
tradisional seperti mineral – mineral, lempung, semen pada beton,
batu bata,isolator listrik, magnet permanen dan kaca. Grafit dan
intan juga dimasukkan ke dalam kelompok keramik.
Keramik
biasanya dihubungkan dengan istilah “ikatan campuran”-sebuah
kombinasi dari ikatan kovalen, ionic, dan terkadang metalik. Terdiri
dari deretan atom – atom yang saling berhubungan satu sama lain,
dan tidak ada molekul yang terpisah. Karakteristik ini membedakan
keramik dari padatan molekular, seperti kristal iodine (tersusun dari
molekul I2 yang terpisah) dan paraffin wax (tersusun oleh rantai
panjang molekul alkana). Selain itu es, dimana tersusun dari molekul
terpisah H2O, juga termasuk ke dalam kelompok ini walaupun memiliki
perilaku seperti keramik.
Secara
tipikal material ini tahan terhadap listrik dan panas, dan lebih
tahan terhadap temperatur tinggi dan lingkungan yang buruk
dibandingkan dengan logam dan polimer. Selain itu keramik memiliki
sifat keras, kaku , kuat namun mudah pecah.
3. Polimer
Polimer
merupakan molekul makro yang dibentuk oleh atom – atom yang terikat
secara kovalen membentuk suatu satuan molekul yang disebut monomer,
dan kemudian satuan molekul ini tersambung dengan kelompok –
kelompok monomer sejenis yang lain, membentuk suatu rantai yang
panjang dan berulang. Sebagian besar polimer merupakan senyawa
organik berbasis karbon, hydrogen, dan unsur –unsur non logam
lainnya seperti sulfur/belerang (S) dan klorin (Cl). Karakteristik
Ikatan antar rantai molekul polimer sangat mempengaruhi
karakteristiknya. Struktur cross linking (ikatan silang) dari rantai
polimer merupakan kunci dari proses vulkanisasi yang dapat mengubah
karet alam yang awalnya belum memiliki fungsi aplikasi menjadi produk
yang berguna dalam kehidupan sehari – hari seperti misalnya ban
mobil yang membuat bepergian dengan sepeda menjadi lebih nyaman.
Istilah polimer dan plastik seringkali dipertukarkan. Padahal
sebenarnya, plastik merupakan kombinasi dari polimer – polimer yang
biasanya juga diberi bahan tambahan lain untuk memenuhi kemampuan dan
penampilan yang diinginkan. Plastik merupakan pemantul cahaya yang
kurang baik, dan cendrung bersifat transparan dan transluen. Polimer
secara tipikal memiliki densitas yang rendah, sangat fleksibel, dan
mudah dibentuk.
Berdasarkan
sumbernya polimer dapat dibagi menjadi dua yakni polimer alami dan
polimer sintetis . contoh dari polimer alami kayu, kulit binatang,
kapas, karet alam dan rambut. Sedangkan polimer sintetis sendiri ada
tiga macam yakni pertama terdapat secara alami contohnya nylon,
poliester, polipropilen, polistiren. Kedua yang terdapat dialam
tetapi dibuat oleh proses buatan contohnya karet sintetis. Ketiga
Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan dasarnya
dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal
sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya)
Berdasakan
jumlah rantai karbonnya polimer dibagi menjadi enam yakni
1. 1
~ 4 Gas (LPG, LNG)
2. 5
~ 11 Cair (bensin)
4. 16
~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)
5. 25
~ 30 Padat (parafin, lilin)
4. Komposit
Bahan
komposit (atau komposit) adalah suatu jenis bahan baru
hasil rekayasa yang
terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan
berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan
tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit).
Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang
lebih ringan, kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan
memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya jumlah
komponen dan baut-baut penyambung. Kekuatan
tarikdari komposit serat
karbon lebih tinggi daripada semua paduan logam. Semua itu
menghasilkan berat pesawat yang lebih ringan, daya angkut yang lebih
besar, hemat bahan bakar dan jarak tempuh yang lebih jauh.Terdapat
cukup banyak material komposit yang terdiri lebih dari satu tipe
material yang telah dibuat. Sebuah komposit dirancang untuk
memperlihatkan kombinasi dari sifat/karakteristik terbaik dari
masing-masing komponen material. Serat kaca (Fiberglass) merupakan
salah satu contoh yang sangat umum, dimana serat gelas dilekatkan ke
dalam material polimer. Fiber glass memiliki sifat kuat yang berasal
dari kaca dan sifat lentur yang berasal dari polimer. Banyak sekali
pengembangan material terbaru melibatkan material komposit. Salah
satu contoh aplikasi bahan komposit yakni pada bidang optikal
material.
Contoh
lain dapat dilihat di “plastik” casing set televisi, sel-telepon
dan sebagainya. Ini casing plastik biasanya material
komposit terdiri dari matriks termoplastik
seperti akrilonitril-butadiena-stirena (ABS)
di mana kalsium
karbonat kapur, bedak , kaca
seratatau serat
karbon telah ditambahkan untuk menambah kekuatan, massal,
atau elektro-statis dispersi. Penambahan ini dapat disebut sebagai
serat penguat, atau dispersan, tergantung pada tujuan mereka.
5.
Semikonduktor
Semikonduktor
adalah sebuah bahan dengan konduktivitas
listrik yang berada di
antarainsulator dan konduktor.Semikonduktor
merupakan satu-satunya kelas material yang dibedakan berdasarkan
sifatnya. Material ini biasanya didefinisikan sebagai material yang
memiliki konduktivitas listrik pertengahan, antara konduktor yang
baik dan insulator. Konduktivitasnya sangat tergantung dari banyak
sedikitnya jumlah aatom pengotor/tambahan pada bahan yang mana hal
inilah yang menjadi kunci pembuatan produk IC (integrated circuit).
Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator pada
temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat
sebagaikonduktor.
Bahan semikonduksi yang sering digunakan adalah silikon, germanium,
dangallium
arsenide.
Semikonduktor
sangat berguna dalam bidang
elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan
menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron). Salah
satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah
sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol
dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini
disebut dopan. Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat
meningkatkan konduktivitasmya dengan faktor lebih besar dari satu
milyar. Dalam sirkuit terpadu modern, misalnya, polycrystalline
silicon didop-berat seringkali digunakan sebagai
pengganti logam.
6.
Biomaterial
Biomaterial
umumnya dapat diproduksi baik di alam atau disintesis di laboratorium
menggunakan berbagai pendekatan kimia menggunakan komponen logam
atau keramik.
Biomaterial digunakan dalam komponen yang diimplan ke dalam tubuh
manusia untuk menggantikan bagian tubuh yang rusak. Material ini
tidak boleh menghasilkan zat beracun dan harus sesuai dengan jaringan
tubuh. Mereka sering digunakan dan / atau disesuaikan untuk
aplikasi medis, dan dengan demikian terdiri dari seluruh atau bagian
dari struktur hidup atau perangkat biomedis yang melakukan, menambah,
atau mengganti fungsi alami. Fungsi tersebut dapat bersifat jinak,
seperti yang digunakan untuk katup
jantung , atau mungkin bioaktif dengan
fungsionalitas yang lebih interaktif seperti hidroksi
apatit- dilapisiimplan
pinggul . Biomaterial juga digunakan setiap hari di aplikasi
gigi, operasi, dan pengiriman obat. EG Sebuah membangun dengan produk
farmasi diresapi dapat ditempatkan ke dalam tubuh, yang memungkinkan
pelepasan berkepanjangan obat selama jangka waktu. Sebuah biomaterial
juga dapat menjadi autograf alograf xenograf digunakan sebagai
transplantasi bahan.
IV.
PENUTUP
1. Kesimpulan
Material atau bahan adalah zat atau benda yang
dari mana sesuatu dapat dibuat darinya, atau barang yang dibutuhkan
untuk membuat sesuatu. Material teknik adalah jenis material
yang banyak dipakai dalam proses rekayasa dan industri. Material
teknik dikelompokkan menjadi 6 golongan : Logam :
baja, besi cor, titanium, logam paduan, dll. Polimer :
polietilan, polipropilen, polikarbonat, dll. Karet :
isopren, neopren, karet alam, dll. Gelas :
gelas soda, gelas silika, gelas borosilikat. Keramik :
alumina, karbida silikon, nitrida silikon dll. Hibrida :
komposit, sandwich, foam.
Secara
umum sifat suatu material tidak bergantung terhadap bentuk dan ukuran
metarial tersebut. Sifat-sifat suatu material dapat dikelompokkan
menjadi 7 katagori yaitu sifat yakni mekanik, listrik, termal,
magnetik, optik, deteriorative (sifat yang menyebabkan suatu material
menjadi buruk), dan storage / memory. Untuk mesing-masing sifat
tersebut terdapat stimulus khusus yang dapat menimbulkan respon yang
berbeda.
Material
diklasifiasikan menjadi beberapa tipe yang memiliki karakteristik
yang sama. Material dapat dikelompokkan dengan berbagai cara, salah
satunya didasarkan pada ikatan atom dan struktur. Berdasarkan cara
ini material dapat diklasifikasikan menjadi logam, polimer, dan
keramik. Sebagai penambahan, terdapat dua kelompok material yang
cukup penting dalam rekayasa material yaitu komposit dan
semikonduktor. Ditinjau dari segi struktur, terdapat jenis material
tambahan yaitu material komposit. Apabila klasifikasi material
ditinjau dari kemampuan konduktivitasnya maka akan terdapat tambahan
golongan material semikonduktor. Selain itu ada pula biomaterial yang
termasuk dalam material tingkat tinggi.
DAFTAR
PUSTAKA
