Material Komposit

Komposit merupakan suatu struktur material yang tersusun dari dua kombinasi atau lebih material pembentuknya, dimana sifat masing-masing bahan berbeda antara satu sama lainnya, baik sifat fisika maupun sifat kimia dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut. Dari percampuran tersebut akan menghasilkan material komposit yang mempunyai sifat dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Jika campuran ini terjadi dalam skala makroskopis, maka disebut komposit, sedangkan bila terjadi dalam skala mikroskopis, maka disebut dengan paduan^.

       Material komposit dapat dikelompokkan dalam beberapa kelompok, tergantung pada konsep yang dimiliki yaitu :

a.        Pengelompokan umum dari material komposit, yaitu:

1. Material Komposit Serat, Dimana serat dalam matriks

Komposit serat adalah komposit yang terdiri dari serat didalam matriks, seperti pada Gambar 1. Secara alami serat yang panjang mempunyai kekuatan yang lebih dibanding serat yang berbentuk bulk. Serat panjang mempunyai struktur yang lebih sempurna karena struktur kristal tersusun sepanjang sumbu serat dan cacat internal pada serat lebih sedikit dari pada material dalam bentuk curah. Bahan pangikat atau penyatu serat dalam material komposit disebut matriks. 

 Gambar 1 Material komposit serat

2. Material Komposit Laminasi

Material komposit laminasi terdiri dari lapisan-lapisan, minimal dua lapisan dari material yang berbeda yang terikat secara bersamaan, seperti diperlihatkan pada Gambar 2. Penggunaan sistem laminasi merupakan aspek yang baik dalam mengkombinasikan material guna memperoleh material yang lebih baik. Sifat yang dapat diperoleh dari proses laminasi adalah ketangguhan, kekakuan, ringan, ketahanan terhadap korosi, dan ketahan keausan.

  Gambar 2. Material komposit laminasi, a. Material A dan B;

b. Laminasi material

3. Material Komposit Partikel

Material komposit partikel terdiri dari partikel-partikel dari satu atau lebih material tergantung dari matriks material lainnya. Partikel dapat berupa logam atau bukan logam sebagai matriks. Ada empat kombinasi yang mungkin untuk dimenjadi bahan komposit partikel, yaitu :

a.       Partikel bukan­-logam dengan matriks bukan-logam

b.      Partikel logam dengan matriks bukan logam

c.       Partikel logam dengan matriks logam, dan

d.      Partikel logam dengan matriks bukan logam.

4. Kombinasi Material Komposit

Komposit ini menampilkan lebih dari satu karakteristik, serat, laminasi, dan material komposit partikel, sebagai contoh pada beton yang keduanya adalah partikel (karena beton terdiri dari kerikil-pasta pengikat) dan tulang.

b.  Pengelompokan material komposit berdasarkan penguat dan bahan pengikatnya, yaitu: 

1. Komposit Matrik Polimer

       Komposit matrik polimer ini adalah komposit yang paling banyak dikembangkan oleh ahli komposit, diantaranya komposit yang terdiri dari polimer sebagai matriks baik itu termoplastik maupun jenis termoset (misalnya, epoksi, poliester, uretan) yang diperkuat dengan serat tipis. Adapun alasan mengapa komposit jenis ini banyak digunakan karena biayanya rendah, kekuatan tinggi dan prinsip-prinsip manufaktur yang sederhana.

       Adapun beberapa kelebihan komposit matrik polimer yaitu lebih ringan, biaya pembuatan lebih rendah, kekuatan tinggi, dan dapat diproduksi dalam jumlah banyak. Komposit matrik polimer di aplikasikan pada, kotak air radiator, alat-alat rumah tangga, panel pintu kendaraan, lemari perkantoran, peralatan elektronika, baling-baling helikopter, komponen ruang angkasa dan lantai pesawat terbang.

2. Komposit Matriks Logam

Komposit matriks logam adalah salah satu komposit yang memiliki matriks logam. Komposit ini mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah filamen kontinyu komposit matrik logam yang digunakan dalam aplikasi antariksa.

Kelebihan komposit matrik logam :

• Tidak mudah terbakar
• Kekuatan tekan dan geser yang baik
• Ketahanan aus dan muai terhadap termal dan
• Ketahanan terhadap temperatur tinggi

3. Komposit Matrik Keramik

Komposit matrik keramik merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai penguat dan satu fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Penguat  yang umum digunakan pada komposit matriks keramik adalah oksida, karbida, dan nitrida. Salah satu proses komposit matriks keramik yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik di sekeliling daerah penguat.

Kelebihan dari Komposit Matriks Keramik yaitu:

• Sangat tangguh
• Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus.
• Tahan pada temperatur tinggi
• Tahan terhadap korosi.

4.  Komposit Karbon

       Karbon-karbon komposit ini menggunakan karbon sebagai pengisi di dalam matriks, komposit ini dapat digunakan pada temperatur 6000⁰F (3315⁰C) dan 20 kali lebih tangguh.

       Ada banyak kelebihan yang terdapat pada komposit karbon, disebabkan oleh karbon yang mempunyai sifat brittle dan cacat yang kecil sama halnya dengan keramik, penguat dari matrik karbon mengikuti komposit yang mengalami kegagalan secara bertahap dan keuntungan lainnya, komposit karbon lebih tahan terhadap temperatur tinggi, krip yang rendah pada saat temperatur tinggi, densitas yang rendah, kekuatan tarik yang baik, ketahanan kelelahan yang tinggi, serta konduktivitas thermal tinggi dan koefisien gesekan yang tinggi.

            Sedangkan untuk kelemahannya, komposit karbon ini mempunyai harga yang tinggi, ketahanan geser yang rendah.

 Referensi :

             K. Kaw Autar., 2006, Mecanics Of Composite Materials:, 2^nd ed., Taylor & Francis Group, LLC, New York.

 

       Akovali Güneri, 2001, Handbook Of Composite Fabrication., RAPRA Technology LTD, Ankara.