Pengaruh Suhu Kriogenik pada Bahan Plastik

Suhu Kriogenik dan Plastik Kinerja Tinggi

Kriogenik adalah studi tentang produksi dan perilaku bahan pada suhu yang sangat rendah. Lingkungan kriogenik menunjukkan suhu di bawah -150°C. Banyak industri modern menggunakan cryogenics dalam berbagai aplikasi. Beberapa dari aplikasi ini termasuk bahan bakar kriogenik, perangkat keras pesawat ruang angkasa serta mesin untuk medis dan bio-sains. Aplikasi termasuk freezer dan magnetic resonance imaging (MRI), akselerator partikel, dan magnet superkonduktor. Curbell Plastics® baru-baru ini menerbitkan buku putih oleh Dr. Keith Hechtel tentang pengaruh suhu kriogenik pada beberapa plastik berkinerja tinggi yang umum. Artikel ini akan merangkum secara singkat beberapa poin utama buku putih.

1. Properti Mekanik

Secara umum, semua bahan menunjukkan kekerasan dan kekakuan yang lebih besar ketika terkena suhu kriogenik. Misalnya, modulus tekan PTFE meningkat dari 100 kpsi menjadi 900 kpsi bila didinginkan dari suhu kamar hingga 20°K (-424°F). Namun, bahan pada suhu kriogenik menjadi lebih rapuh dan memiliki kekuatan impak Izod dan perpanjangan tarik yang lebih rendah. Perpanjangan tarik menggambarkan seberapa jauh suatu bahan akan menekuk di bawah tekanan sebelum patah. Plastik sudah lebih rentan patah daripada banyak logam. Oleh karena itu, tindakan pencegahan khusus harus diambil saat menggunakan plastik dalam desain untuk lingkungan kriogenik yang terkena tekanan atau benturan dalam jumlah besar.

2. Properti Termal

Penting untuk mempertimbangkan CTE atau koefisien ekspansi termal plastik yang tinggi saat merancang komponen plastik untuk aplikasi kriogenik. Pada dasarnya, plastik cenderung menyusut lebih banyak daripada bahan lain ketika didinginkan dan mengembang lebih banyak ketika dipanaskan. Misalnya, ketika bahan didinginkan dari suhu kamar hingga mendekati 0°K, PTFE berkontraksi sebesar 2,2% sedangkan aluminium berkontraksi kurang dari 0,5%. Penyusutan ini dapat menyebabkan masalah nyata dalam aplikasi di mana komponen logam dan plastik harus tetap bersentuhan. Hechtel juga menunjukkan bahwa serat karbon dan kaca dapat digunakan untuk mengurangi masalah penyusutan ini.

3. Gesekan dan Keausan

Pemrosesan atau pengerasan kriogenik telah digunakan sejak tahun 1960-an untuk meningkatkan ketahanan aus baja. Prinsip dasar yang sama juga berlaku untuk plastik. Secara umum, semakin keras materialnya, semakin rendah gesekan dan keausannya. Hechtel menggunakan contoh sepatu atletik versus sepatu formal—sepatu atletik memiliki sol yang lebih lembut dan menciptakan lebih banyak gesekan terhadap tanah. Plastik menjadi lebih keras saat suhu turun dan karena itu menunjukkan lebih sedikit gesekan. Bantalan plastik, misalnya, memiliki manfaat tambahan untuk menunjukkan ketahanan yang baik terhadap keausan bahkan tanpa pelumasan. Properti ini sangat penting dalam suhu kriogenik. Banyak oli dan pelumas lainnya dapat bekerja kurang efektif pada suhu yang sangat rendah ini.

Untuk informasi lebih lanjut dan sejumlah besar bagan ilustratif, silakan lihat buku putih aslinya.

Apakah Anda bekerja dengan lingkungan kriogenik di industri Anda? Ceritakan tentang hal itu di bagian komentar di bawah.

Mencari properti material plastik berkinerja tinggi lainnya? Unduh panduan gratis kami!