BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk menciptakan berbagai produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang berat dan liat. Seiring dengan kemajuan zaman, untuk mengoptimalkan nilai efisiensi terhadap suatu produk maka dimulailah suatu pengembangan terhadap material, dan para ahli mulai menyadari bahwa material tunggal (homogen) memiliki keterbatasan baik dari sisi mengadopsi desain yang dibuat maupun kondisi pasar. Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti logam besi, keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan yang diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidangbidang tersebut membutuhkan density yang rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik-matrik) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fiber). Komposit merupakan teknologi rekayasa material yang banyak dikembangkan dewasa ini karena material komposit mampu mengabungkan beberapa sifat material yang berbeda karakteristiknya menjadi sifat yang baru dan sesuai dengan disain yang direncanakan.
1.2 Rumusan Masalah Untuk membatasi lingkup pembahasan, maka masalah di dalam makalah ini difokuskan pada aspek-aspek berikut : 1.
apa yang dimaksud dengan komposit ?
2.
apa sajakah jenis-jenis dari komposit dan bagaimana pengklasifikasiannya ?
3.
bagaimana aplikasi atau penerapan dari bahan komposit itu sendiri ?
1.3 Tujuan Tujuan dari pembuatan makalah ini diantaranya adalah sebagai berikut : 1.
untuk mengetahui tentang komposit secara umum,
2.
untuk mengetahui jenis-jenis dan pengklasifikasian dari komposit, dan 1
3.
untuk mengetahui aplikasi serta proses pembuatan komposit tersebut.
1.4 Sistematika Sistematika penulisan makalah ini terdiri dari lima bab. Bab I adalah pendahuluan yang berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, dan sistematika. Bab II adalah dasar teori. Bab III adalah pembahasan terkait dengan penerapan atau aplikasi dari bahan komposit. Bab IV adalah penutup yang berisi simpulan dan saran.
2
BAB II DASAR TEORI 2.1 Definisi Komposit Komposit adalah kombinasi dari dua bahan atau lebih yang tersusun dengan fasa matrik dan penguat yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat mekanik dan fisik masing-masing material penyusun untuk menghasilkan material baru dengan sifat yang unik dibandingkan sifat material dasar sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan antara masing-masing material penyusun. Dengan adanya perbedaan sifat material penyusun dimana antar material harus terjadi ikatan yang kuat, maka wetting agent perlu ditambahkan. Penyusun komposit terdiri dari matrik (penyusun dengan fraksi volume terbesar), fiber sebagai penguat (penahan beban utama), interfasa (pelekat antar dua penyusun) dan interface (permukaan fasa yang berbatasan dengan fasa lain.[1]
Gambar 2.1 Ilustrasi Material Penyusun Komposit[1]
2.2 Material Penyusun Komposit Matrik dan fiber adalah bahan pembentuk material komposit dimana fiber sangat berperan dalam memberikan kekuatan dan kekakuan komposit. Namun aspek lain yang menjadi sumber kekuatan komposit di dapat dari matrik yang memberikan ketahanan terhadap temperatur tinggi, ketahanan terhadap tegangan geser, dan mampu mendistribusikan beban.[1] a. Matrik Pada material komposit matrik memberikan pengaruh yang lebih besar dalam pengikatan material penyusun selain bertugas untuk mendistribusikan beban dan memberikan perlindungan dari pengaruh lingkungan. Polyester dan vinyl ester resin umumnya yang paling banyak digunakan sebagai bahan matrik dan biasanya digunakan untuk pembuatan produk-produk komersial, industri, dan transportasi. Namun bila produk yang dibutuhkan diharapkan untuk memiliki kekuatan yang lebih tinggi maka bahan epoksi menjadi pilihan sebagai matrik. Meskipun epoksi sensitif 3
terhadap kelembaban, namun tetap masih lebih baik dibanding dengan polyester serta tahan terhadap penyusutan. Dalam aplikasinya epoksi terbatas terhadap termperatur hingga 120°C untuk pemakaian jangka panjang, bahkan pada kondisi tertentu temperatur tertinggi hanya pada sekitar 80°C sampai 105°C. Untuk pemakaian pada temperatur lebih tinggi sekitar 177°C sampai 230°C dapat menggunakan bismaleimide resins (BMI) sebagai matrik.[1]
Gambar 2.2 Matriks Pada Komposit[2] b. Fiber Pada material Komposit Matrik Polimer (KMP), fungsi utama fiber penguat adalah menaikkan kekuatan dan kekakuan komposit sehingga didapatkan material yang kuat dan ringan. Beberapa jenis fiber yang umum digunakan adalah sebagai berikut.[1] 1. Fiber Glass Sangat umum digunakan dalam industri karena bahan baku yang sangat banyak tersedia. Komposisi fiber glass mengandung silica yang berguna memberikan kekerasan, fleksibilitas, dan kekakuan. Proses pembentukan fiber glass melalui proses fusion (melting) terhadap silica dengan campuran mineral oksida. Pada proses ini diberikan pendingan yang sangat cepat untuk pembentukan kristalisasi yang sempurna, proses ini biasa disebut dengan fiberization. Produk fiber glass dibedakan dalam beberapa jenis berdasarkan propertis dan karakteristiknya.[1]
Gambar 2.3 Fiber Glass[3] 4
2. Karbon Fiber Salah satu keunggulan karbon fiber adalah sangat unggul terhadap ketahanan fatik, tidak rentan terhadap beban perpatahan dan mempunyai elastic recovery yang baik. Pekembangan penggunaan karbon fiber tergolong sangat cepat untuk aplikasi penerbangan, produk olahraga, dan berbagai kebutuhan industri. Sebagai bahan anorganik, karbon fiber tida terpengaruh oleh kelembaban, atmosfir, pelarutan basa dan weak acid pada temperatur kamar. Namun oksidasi menjadi permasalahan pada fiber karbon pada suhu tinggi dimana impuritis dapat menjadi katalisator dan menghambat proses oksidasi yang menyebabkan kemurnian fiber karbon tidak tercapai.[1]
Gambar 2.4 Carbon Fiber[4]
3. Aramid Fiber Aramid fiber memiliki kekuatan yang sangat tinggi dibandingkan dengan rasio berat yang dimilikinya. Pada awalnya aramid fiber di produksi oleh E.I. Du Pont de Nemours & Company, Inc. dengan merek Kevlar yang dipakai sebagai fiber penguat dalam produksi ban dan plastik. Karena aramid fiber relatif flexible dan non-brittle maka aramid fiber dapat diproses dengan berbagai metode seperti twisting, weaving, knitting, carding, dan felting. Aramid Kevlar terdapat dalam tiga jenis, yaitu Kevlar 29 (high toughness), Kevlar 49 (high modulus), dan Kevlar 149 (ultrahigh modulus). Menurut Charley Yan, Kevlar memiliki nilai rasio kekuatan dan berat sebesar lima kali lebih kuat dari logam.[1]
5
Gambar 2.5 Aramid Fiber[5]
2.3 Klasifikasi Material Komposit Komposit didefinisikan sebagai material yang terdiri dua atau lebih material penyusun yang berbeda, umumnya matriks dan penguat (reinforcement). Matriks adalah bagian komposit yang secara kontinyu melingkupi penguat dan berfungsi mengikat penguat yang satu dengan yang lain serta meneruskan beban yang diterima oleh komposit ke penguat. Sedangkan penguat adalah komponen yang dimasukkan ke dalam matriks yang berfungsi sebagai penerima atau penahan beban utama yang dialami oleh komposit.[6] Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu sebagai berikut : a. Fibrous composite, yaitu komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapis dan berpenguat fiber. Kayu adalah komposit alam yang terdiri dari serat hemiselulosa dalam matriks lignin. Fiber yang digunakan untuk menguatkan matriks dapat pendek, panjang, atau kontinyu. Berdasarkan jenis seratnya, maka dibedakan menjadi : Serat Kontinyu, dengan orientasi serat yang bermacam-macam antara lain arah serat satu arah (unidireksional), dua arah (biaksial), tiga arah (triaksial). Serat Diskontinyu, serat menyebar dengan acak sehingga sifat mekaniknya tidak terlalu baik jika dibandingkan dengan serat kontinyu.
Gambar 2.6 Fibrous Composite[7]
6
b. Laminated composite, yaitu komposit yang berlapis-lapis, paling sedikit terdiri dari dua lapis yang digabung menjadi satu, dimana setiap lapisan pembentuk memiliki karakteristik sifat tersendiri. Terdiri dari berbagai arah serat. Plywood, yang terdiri dari layer alternatif berupa kayu mengandung lem dengan layer serat kayu yang tegak lurus layer terdekat.[7]
Gambar 2.7 Laminated Composite[7]
c. Particulate composite, yaitu komposit dengan penguat berupa partikel atau serbuk yang tersebar pada semua luasan dan segala arah dari komposit.[6]
Gambar 2.8 Particulate Composite[7]
Campuran antara matriks dan partikel penguat yang ada pada sistem material komposit partikel dapat dibagi kedalam beberapa jenis, yaitu sebagai berikut : a. Nonmetallic In Nonmetallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit partikel yang kedua atau lebih unsur pembentuknya (matriks dan penguat) tidak berupa material logam, misalnya berupa ceramics matrix-glass particulate. b. Metallic in Nonmetallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit partikel yang memiliki matriks tidak berupa material logam, sementara partikel penguatnya berupa material logam, misalnya aluminium powder dalam matriks polyurethane atau polysulfide rubber. c. Metallic In Metallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit partikel yang baik matriks maupun partikel penguatnya berupa material logam, namun tidak sama seperti model paduan logam (metal alloy), sebab penguat partikel logam tidak melebur di dalam matriks logam.
7
d. Nonmetallic In Metallic Particulate Composites, yaitu sistem material komposit partikel yang matriksnya berupa material logam, namun material penguatnya tidak berupa material logam, melainkan dari jenis material nonlogam, misalnya ceramics particulate dalam matriks stainless steel.
Gambar 2.9 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriks[10]
Berdasarkan matriksnya, komposit dibagi menjadi : 1. Metal matrix composites (MMC) yaitu komposit yang menggunakan matriks logam. Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace. Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC : 1) Transfer tegangan dan regangan yang baik 2) Ketahanan terhadap temperatur tinggi 3) Tidak menyerap kelembapan 4) Tidak mudah terbakar 5) Kekuatan tekan dan geser yang baik 6) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik Kekurangan MMC : 1) Biayanya mahal 2) Standarisasi material dan proses yang sedikit Matrik pada MMC : 1) Mempunyai keuletan yang tinggi 2) Mempunyai titik lebur yang rendah 3) Mempunyai densitas yang rendah Contoh : Almunium beserta paduannya, Titanium beserta paduannya, Magnesium beserta paduannya. 8
Proses pembuatan MMC : 1) Powder metallurgy 2) Casting/liquid infiltration 3) Compocasting 4) Squeeze casting Aplikasi MMC, yaitu sebagai berikut : 1) Komponen automotif (blok-silinder-mesin, pully, poros gardan) 2) Peralatan militer (sudu turbin, cakram, kompresor) 3) Aircraft (rak listrik pada pesawat terbang) 4) Peralatan Elektronik
2. Ceramic matrix composites (CMC) yaitu komposit yang menggunakan matriks keramik. CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat). Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah : 1) Gelas anorganic. 2) Keramik gelas 3) Alumina 4) Silikon Nitrida Keuntungan dari CMC : 1) Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam 2) Sangat tangguh , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron 3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus 4) Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi 5) Tahan pada temperatur tinggi (creep) 6) Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi tinggi. Kerugian dari CMC 1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar 2) Relatif mahal dan non-cot effective 3) Hanya untuk aplikasi tertentu Aplikasi CMC, yaitu sebagai berikut : 9
1) Chemical processing = Filters, Membranes, Seals, Liners, Piping, Hangers 2) Power Generation = Combustorrs, Vanrs, Nozzles, Recuperators, Heat Exchanger Tubes, Liner 3) Water Inineration = Furnace Part, Burners, Heat Pipes, Filters, Sensors 4) Kombinasi dalam rekayasa wisker SiC/alumina polikristalin untuk perkakas potong 5) Serat grafit/gelas boron silikat untuk alas cermin laser 6) Grafit/keramik gelas untuk bantalan,perapat dan lem 7) SiC/litium aluminosilikat (LAS) untuk calon material mesin panas
3. Polymer matrix composites (PMC) yaitu komposit yang menggunakan matriks polimer. Komposit ini bersifat : 1) Biaya pembuatan lebih rendah 2) Dapat dibuat dengan produksi massal 3) Ketangguhan baik 4) Tahan simpan 5) Siklus pabrikasi dapat dipersingkat 6) Kemampuan mengikuti bentuk 7) Lebih ringan. Keuntungan dari PMC : 1) Ringan 2) Specific stiffness tinggi 3) Specific strength tinggi 4) Anisotropy Aplikasi PMC, yaitu sebagai berikut : 1) Matrik berbasis poliester dengan serat gelas a) Alat-alat rumah tangga b) Panel pintu kendaraan c) Lemari perkantoran d) Peralatan elektronika. 2) Matrik berbasis termoplastik dengan serat gelas = kotak air radiator 3) Matrik berbasis termoset dengan serat karbon a) Rotor helikopter b) Komponen ruang angkasa 10
c) Rantai pesawat terbang
Pada komposit dengan reinforced partikel, ukuran partikel, dan distribusinya sangat menentukan kekuatan komposit tersebut. Karena distribusi partikel didalam matriks (fraksi volume) dari dua fasa ini mempengaruhi sifat mekanik, sifat ini akan tinggi dengan meningkatnya kandungan partikel dalam matriks. Persamaan yang menghubungkan antara volume partikel (vp) dan volume matriks (vm), maka :
vc = vp + vm
( 2.1 )
dimana, Vp
: fraksi volume partikel
Vc
: fraksi volume komposit
Vm
: fraksi volume matriks, maka
VP = vp / vc ; Vm = vm / vc
(2.2)
dan jika, wc
: berat komposit
wp
: berat partikel
wm
: berat matriks, maka
wc = wp + wm
(2.3)
dan jika, Wp
: fraksi berat partikel
Wc
: fraksi berat komposit
Wm
: fraksi berat matriks, maka
Wp = w p / w c ; W m = w m / w c
(2.4)
Dengan menghitung densitas dari komposit, partikel, dan matriks, maka bisa diperoleh konversi dari fraksi volume ke fraksi berat atau sebaliknya yaitu :
𝑾𝒑 = 𝑾𝒎 =
𝑾𝒑 𝑾𝒄
=
𝝆 𝒎 𝑽𝒎 𝝆𝒄
𝝆 𝒑 𝑽𝒑 𝝆 𝒄 𝑽𝒄
=
𝝆 𝒑 𝑽𝒑 𝝆𝒄
(2.5) (2.6)
dan sebaliknya,
11
𝑽𝒑 = 𝑽𝒎 =
𝝆𝒄 𝑾𝒑
(2.7)
𝝆𝒑 𝝆𝒄 𝑾𝒎
(2.8)
𝝆𝒎
Sedangkan menghitung densitas komposit digunakan persamaan,
𝝆 𝒄 𝑽𝒄 = 𝝆 𝒑 𝑽𝒑 + 𝝆 𝒎 𝑽𝒎 𝝆𝒄 = 𝝆𝒑
𝑽𝒑 𝑽𝒎 + 𝝆𝒎 𝑽𝒄 𝑽𝒄
𝝆 𝒄 = 𝝆 𝒑 𝑽𝒑 + 𝝆 𝒎 𝑽𝒎 dimana, 𝜌𝑐
: densitas komposit
𝜌𝑚
: densitas matriks
𝜌𝑝
: densitas partikel
2.4 Sifat-sifat Komposit Sifat-sifat komposit yang biasa tampak pada bahan komposit, diantaranya adalah sebagai berikut : a.
Kekerasan dapat didefinisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap deformasi dari tekanan yang diberikan padanya. Kekerasan resin komposit hybrid adalah sekitar 2030 VHN.[8]
b.
Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan yang diberikan kepadanya tanpa terjadi kerusakan. Kekuatan masing-masing jenis komposit dapat dilihat pada tabel di bawah ini.[8] Tabel 2.1 Kekuatan Tiap Jenis Komposit[7] Bahan Komposit Sifat
Kekuatan Kompresi
c.
Komposit
Komposit
Komposit
Tradisional
Mikrofiller
Hybrid
250 – 300 MPa 250 – 350 MPa
Kekuatan Tarik
50 – 65 MPa
Kekuatan Elastik
8 – 15 GPa
30 – 50 MPa 2
– 6 GPa
300 – 350 Mpa 70 – 90 Mpa 7 – 12 GPa
Kepadatan bahan resin komposit bergantung pada jenis resin komposit berdasarkan bahan pengisinya. Kepadatan partikel bahan pengisi ini menentukan ketahanan 12
komposit terhadap fraktur. Semakin banyak jumlah partikel bahan pengisi maka komposit tersebut semakin tahan terhadap fraktur. d. Penyerapan air oleh resin komposit dapat didefinisikan sebagai jumlah air yang diserap oleh suatu material komposit ketika direndam dalam air selama jangka waktu tertentu. Jumlah air yang dapat diserap bergantung kepada jumlah matriks resin yang terdapat pada komposit dan kualitas ikatan antara matriks resin dengan bahan pengisi. Penyerapan air diukur dengan membandingkan antara berat air yang diserap oleh suatu material dengan berat material dalam keadaan kering. Jumlah air yang dapat diserap oleh resin komposit adalah sekitar 40-45 μm/mm3.
2.5 Fasa Matriks dan Fasa Penguat Fasa matriks adalah fasa cair yang terdapat dalam suatu komposit dengan fasa penguat tersebar di dalamnya. Pada umumnya komposisi matriks jauh lebih banyak dari pengisi (Hariadi,2000), hal ini disebabkan karena bahan komposit dibuat untuk mengoptimalkan sifat-sifat seperti mekanik, termal, kimia yang sulit menggunakan bahan tunggal. Fasa matriks berfungsi sebagai pelekat dimana pengisi terbenam di dalamnya. Untuk memperoleh suatu pelekatan yang baik antara fasa matriks dengan fasa penguat atau fasa tersebar dalam hal ini bahan pengisi, pembasahan yang sempurna oleh fasa matriks perlu dilakukan supaya interaksi yang baik antara fasa matriks dengan fasa penguat. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat, agar dapat membentuk produk yang efektif, yaitu : komponen pengisi/penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matriksnya dan harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen pengisi/penguat dengan matriks.[9] Secara umum fasa matriks haruslah berperan sebagai (Kennedy dan Kelly, 1966) : a. Bahan yang mampu memindahkan beban yang dikenakan kepada fasa tersebar atau fasa penguat yang berfungsi sebagai media alas beban. b. Bahan yang dapat menjaga fasa penguat atau fasa tersebar dari kerusakan oleh faktor lingkungan seperti kelembaban dan panas. c. Pengikat yang memegang fasa penguat untuk menghasilkan antara muka fasa matriks dan fasa penguat yang kuat. Menurut Richardson (1987), pemilihan suatu bahan sebagai fasa matriks bergantung pada faktor-faktor yaitu sebagai berikut : a. Keserasiannya dengan fasa penguat atau fasa tersebar, karena ia akan menentukan interaksi antara muka fasa matriks dengan bahan pengisi. b. Sifat akhir komposit yang dihasilkan. c. Keperluan penggunaan seperti rentang suhu penggunaan. 13
d. Kemudahan fabrikasi atau pemrosesan. e. Biaya pengolahan. Fasa penguat atau fasa tersebar merupakan bahan yang bersifat lengai (inert) dalam bentuk serat, partikel atau kepingan yang ditambahkan ke dalam fasa matriks untuk meningkatkan sifat mekanik dan fisik komposit, seperti kekuatan, kekakuan, dan keliatan.[9] Menurut Xanthos (2005), bahan pengisi pada komposit memiliki banyak fungsi dan dapat dibedakan berdasarkan fungsi utama dan fungsi tambahannya. Adapun fungsi utama pengisi adalah memperbaiki sifat-sifat mekanis pada komposit, sifat-sifat magnetik/kelistrikan dan sifat-sifat
permukaan,
meningkatkan
ketahanan
terhadap
api
dan
mempermudah
pemrosesannya. Sedangkan fungsi tambahan pada pengisi adalah mengontrol permeabilitas, bioaktivitas, kemampuan terurai, penyerapan radiasi, meningkatkan stabilitas dimensional, memperbaiki sifat-sifat optis dan pembasahan.[9] Menurut Maulida (2000), penggunaan pengisi alamiah sebagai penguat pada material komposit memberikan beberapa keuntungan dibanding bahan pengisi mineral, yaitu: kuat dan pejal, ringan, ramah lingkungan, sangat ekonomis dan sumber dapat diperbaharui. Tetapi disisi lain menurut Belmares (1983), pengisi alamiah juga memiliki kelemahan dan kekurangan yaitu, mudah terurai karena kelembapan, adhesi permukaan yang lemah pada polimer hidrofobik, ukuran pengisi yang tidak seragam, tidak cocok dipakai pada temperatur tinggi dan mudah terpengaruh pada serangan serangga dan jamur.[9] Telah banyak penelitian yang dilakukan dengan menggunakan bahan pengisi alami sebagai penguat pada komposit seperti: nanas, sisal, sabut kelapa, tempurung kelapa, rami, kapas, sekam padi, bambu, dan tandan kosong kelapa sawit. Luo dan Netravali (1999) telah meneliti dan membuktikan bahwa sifat-sifat regangan dan fleksibilitas yang dihasilkan pada komposit dengan kandungan serat nanas yang berbeda-beda, lebih baik dibandingkan dengan resin tanpa pengisi.[9]
14
BAB III PEMBAHASAN APLIKASI BAHAN KOMPOSIT
3.1 Pendahuluan Seiring dengan perkembangan jaman, teknologi bahan saat ini berkembang dengan pesat. Hal ini didasari oleh kebutuhan bahan yang semakin lama semakin kompleks. Salah satunya adalah komposit. Bahan komposit digunakan untuk keperluan yang sangat sederhana hingga untuk keperluan yang kompleks seperti pembuatan rangka pesawat terbang dan bahan implan. Bahan yang dipergunakan untuk material implan haruslah memenuhi beberapa karakteristik. Karena apabila tidak begitu maka akan terjadi penolakan oleh tubuh bahkan akan meracuni tubuh. Dan hal tersebut sangat tidak diharapkan kejadiannya. Untuk itu, bahan yang akan diimplankan ke dalam tubuh haruslah bersifat biokompatibel dan non toksik. Material implan dapat berasal dari berbagai bahan, sesuai dengan peruntukannya. Pada makalah ini kami memfokuskan bahasan kami pada penggunaan komposit berbasis Polimetil Metakrilat yang dipadu dengan hidroksiapatit sebagai material implan dalam rekonstruksi ortopedi.[11]
3.2 Karakteristik Polimetil Metakrilat dan Hidroksiapatit Polimetil Metakrilat (PMMA) adalah sejenis polimer termoplastik yang transparan. Oleh karena itu, biasa digunakan sebagai pengganti kaca konvensional yang terbuat dari silikat. Polimer ini merupakan bentukan sintesis dari metil metakrilat. Di pasaran terdapat berbagai nama dagang untuk senyawa ini, seperti akrilik, plexiglas, lucite, perspex, dan lain lain.[11]
Gambar 3.1 Lembaran PMMA[11] PMMA adalah polimer yang kuat dan ringan. Memiliki densitas sekitar 1,17-1,20g/cm3, atau kira-kira kurang dari separuh daripada kaca konvensional. Meskipun begitu, kekuatan yang dimiliki PMMA lebih kuat daripada kaca konvensional, meskipun tidak sekuat polimer buatan seperti polikarbonat dan lain-lain. PMMA adalah alternatif pengganti yang lebih 15
ekonomis daripada polikarbonat. Meskipun secara kekuatan masih di bawah polikarbonat. Namun, keunggulan dari PMMA adalah bahawa senyawa ini tidak mengandung subunit Bisphenol-A yang berbahaya seperti pada polikarbonat. Sehingga apabila diaplikasikan pada tubuh manusia lebih kompatibel (biokompatibel).[11] Hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) adalah salah satu jenis biokeramik inert berpori dan berbentuk seperti jarum – jarum. Dan dalam kompleks komposit dengan Polimetil Metakrilat, Hidroksiapatit bertindak sebagai filler atau pengisi. Syarat pori-pori yang dimiliki hidroksiapatit agar dapat digunakan untuk rekonstruksi ortopedi haruslah cukup besar yaitu sekitar 50 - 150 mm. Selain itu harus mempunyai rongga antar-muka yang cukup luas antara hidroksiapatit dan matriksnya, sehingga walaupun telah dilapisi oleh tulang yang tumbuh, tetap berpori dan dapat dialiri oleh pembuluh darah, sehingga jaringan tetap hidup sehat.[11]
3.3 Aplikasi Manfaat utama dari penggunaan komposit PMMA – hidroksiapatit adalah mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang tepat sama dengan kebutuhan sifat untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu pula. Umumnya tulang manusia terdiri dari dua komponen utama yaitu duapertiga fasa non organik dan sepertiga fasa organik. Sebagian besar fasa organik tersusun dari kolagen berukuran nano. Dan penyusun yang lain yaitu protein, lemak dan polisakarida yang memberikan sifat fleksibel, elastis, dan kuat. Sebagian besar fasa non organik terdiri dari hidroksiapatit dalam bentuk jarum berukuran panjang 40 nm, lebar 20 nm, dan tebal 5 nm. Selainitu, juga tersusun dari mineral- mineral yaitu karbonat, sodium, magnesium, fluorida, klorida, kalium dan pirofosfat. Kandungan mineral ini memberikan kekerasan dan melindungi tulang dari patah. Apabila tahap mineral meningkat maka ia akan meningkatkan kekuatan dan kekakuan tulang. Karena hidroksiapatit mempunyai komposisi kimia dan struktur campuran yang hampir sama dengan tulang manusia, maka hidroksiapatit sangat sesuai digunakan untuk penggantian dan perbaikan jaringan tulang manusia yang rusak.
16
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Simpulan Berdasarkan pembahasan yang telah diuraikan pada bab sebelumnya, maka penulis dapat menyimpulkan beberapa poin yang antara lain sebagai berikut : a. komposit adalah kombinasi dari dua bahan atau lebih yang tersusun dengan fasa matrik dan penguat yang mempunyai sifat unggul dari material dasar untuk dijadikan material baru, b. secara global jenis-jenis komposit dibagi berdasarkan penguat dan matrik. Berdasarkan penguat komposit dibagi menjadi : Fibrous Composite, Laminated Composite, Particulate Composite, sedangkan berdasarkan matrik komposit dibagi menjadi : CMC, MMC, PMC, c. bahan komposit digunakan untuk keperluan yang sangat sederhana hingga untuk keperluan yang kompleks seperti pembuatan rangka pesawat terbang dan bahan implan. Misalnya, komposit berbasis Polimetil Metakrilat yang dipadu dengan hidroksiapatit sebagai material implan dalam rekonstruksi ortopedi.
4.2 Saran Berdasarkan kajian yang telah dijelaskan sebelumnya, maka ada beberapa saran yang perlu disampaikan, antara lain : a. untuk mendapatkan data-data tentang komposit yang lebih akurat dan valid, sebaiknya dilakukan penelitian atau pengambilan data terlebih dahulu sebelum penyusunan makalah, b. untuk menghasilkan susunan makalah yang ilmiah, sebaiknya lebih banyak mengambil referensi atau tinjauan pustaka dari jurnal ilmiah, textbook, maupun hasil karya ilmiah tentang sistem ini yang telah dipublikasikan sebelumnya. Referensi yang berasal dari internet diusahakan untuk dihindari terutama dari blog atau semacamnya.
17
