Panduan Lengkap Klasifikasi Bahan dalam Teknik
Dalam artikel ini kita akan membahas tentang Klasifikasi Bahan dalam Teknik. Apa pun yang kita gunakan terbuat dari beberapa bahan. Berdasarkan sifat tertentu, mereka dikelompokkan bersama. Mari kita pahami Klasifikasi dengan jelas.
Klasifikasi Bahan
Bahan padat telah dengan nyaman dikelompokkan menjadi tiga klasifikasi dasar: logam, keramik, dan polimer. Skema ini berdasarkan terutama pada komposisi kimia dan struktur atom, dan sebagian besar bahan jatuh ke dalam satu kelompok yang berbeda atau yang lain, meskipun ada beberapa perantara.
Selain itu, ada tiga kelompok lagi dari bahan teknik yang penting – komposit, semiconductor, dan biomaterial.
Komposit terdiri dari kombinasi dua atau lebih bahan yang berbeda, sedangkan semiconductor digunakan karena karakteristik listrik yang tidak biasa; biomaterial ditanamkan ke dalam tubuh manusia. Penjelasan singkat tentang jenis bahan dan karakteristik representatif ditawarkan selanjutnya.
Klasifikasi Bahan dengan Deskripsi
1. Logam
Bahan logam biasanya kombinasi dari elemen logam. Mereka memiliki sejumlah besar elektron yang tidak terlokalisasi; yaitu, elektron ini tidak terikat pada atom tertentu. Banyak sifat logam dapat langsung dikaitkan dengan elektron ini. Logam adalah konduktor listrik dan panas yang sangat baik dan tidak transparan terhadap cahaya terlihat; permukaan logam yang dilepaskan memiliki tampilan yang bersinar. Selain itu, logam cukup kuat, namun dapat dibentuk, yang menjelaskan penggunaan luasnya dalam aplikasi struktural.
2. Keramik
Keramik adalah kombinasi antara elemen logam dan nonlogam; paling sering oksida, nitrida, dan karbida. Rentang luas bahan yang termasuk dalam klasifikasi ini termasuk keramik yang terdiri dari mineral tanah liat, semen, dan kaca. Bahan-bahan ini biasanya insulatif terhadap aliran listrik dan panas, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi dan lingkungan yang keras dibandingkan logam dan polimer. Hubungan dengan perilaku mekanis, keramik keras namun sangat rapuh.
3. Polimer
Klasifikasi lain dari bahan adalah polimer. Polimer mencakup bahan plastik dan karet yang familiar. Banyak di antaranya adalah kombinasi kimia yang secara kimiawi berdasarkan karbon, hidrogen, dan elemen nonlogam lainnya; selain itu, mereka memiliki struktur molekuler yang sangat besar. Bahan-bahan ini biasanya memiliki densitas rendah dan mungkin sangat fleksibel.
4. Komposit
Sejumlah bahan komposit telah dirancang yang terdiri dari lebih dari satu jenis bahan. Fiberglass adalah contoh yang familiar, di mana serat kaca ditanam dalam material polimer. Komposit dirancang untuk menampilkan kombinasi dari karakteristik terbaik dari masing-masing bahan komponen. Fiberglass mendapatkan kekuatan dari kaca dan fleksibilitas dari polimer. Banyak perkembangan bahan terbaru telah melibatkan bahan komposit.
5. Semikonduktor
Semikonduktor memiliki properti listrik yang berada di antara konduktor listrik dan insulator. Selain itu, karakteristik listrik dari bahan ini sangat sensitif terhadap kehadiran konsentrasi atom pengotor yang kecil, yang konsentrasi dapat dikontrol pada wilayah spasial yang sangat kecil. Semikonduktor telah memungkinkan kemunculan sirkuit terpadu yang telah menyeluruh merevolusi industri elektronik dan komputer (tidak disebutkan hidup kita) selama dua dekade terakhir.
6. Biomaterial
Biomaterial digunakan dalam komponen yang ditanamkan ke dalam tubuh manusia untuk penggantian bagian tubuh yang sakit atau rusak. Bahan ini tidak boleh menghasilkan zat beracun dan harus kompatibel dengan jaringan tubuh (yaitu, tidak boleh menyebabkan reaksi biologis yang berbahaya). Semua bahan di atas—logam, keramik, polimer, komposit, dan semikonduktor—dapat digunakan sebagai biomaterial.
Bahan Masa Depan
Ini adalah tambahan pada klasifikasi bahan dalam teknik karena ilmu pengetahuan dan teknologi terus berkembang.
Bahan cerdas (atau pintar) adalah kelas bahan canggih yang saat ini sedang dibuat dan akan memberikan dampak besar pada banyak teknologi kita. Kata "cerdas" menunjukkan bahwa bahan ini dapat mendeteksi perubahan di lingkungan sekitarnya dan merespons dengan cara yang ditetapkan terhadap perubahan ini—karakteristik yang juga terlihat pada makhluk hidup. Selain itu, nosi "cerdas" digunakan untuk sistem yang lebih kompleks yang menggabungkan bahan cerdas dan tradisional.
Beberapa jenis sensor (yang mendeteksi sinyal masukan) dan aktuator adalah komponen dari bahan cerdas (atau sistem) (yang melakukan fungsi responsif dan adaptif).
Dalam reaksi terhadap perubahan suhu, medan listrik, dan/atau medan magnet, aktuator mungkin diminta untuk mengubah bentuk, lokasi, frekuensi alami, atau fitur mekanis. Logam memori bentuk, keramik piezoelektrik, bahan magnetostrictif, dan fluida elektoreologis/magnetoreologis adalah bahan yang paling banyak digunakan dalam aktuator.
Logam memori bentuk adalah logam yang, ketika suhu diubah, kembali ke bentuk aslinya setelah dibentuk. Keramik piezoelektrik melebar dan menyusut sebagai respons terhadap medan listrik yang diterapkan (atau tegangan); seiring dengan perubahan dimensinya, mereka juga menghasilkan medan listrik.
Kesimpulan
Ini adalah jenis bahan yang kita temukan dan gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Berdasarkan klasifikasi bahan ini, para peneliti mencoba meningkatkan kualitas atau membantu dalam mempelajarinya dengan lebih nyaman.
