Ilmu Material Teknik

PERBEDAAN ILMU MATERIAL DAN TEKNIK REKAYASA MATERIAL

Kadang-kadang berguna untuk membagi disiplin ilmu dan teknik material menjadi subdisiplin ilmu material dan teknik material. 

Sebenarnya, ilmu material melibatkan penyelidikan hubungan yang ada antara struktur dan sifat material. Sebaliknya, rekayasa material, berdasarkan korelasi struktur-properti ini, merancang atau merekayasa struktur material untuk menghasilkan seperangkat properti yang telah ditentukan sebelumnya. 

Dari perspektif fungsional, peran ilmuwan material adalah mengembangkan atau mensintesis material baru, sedangkan insinyur material dipanggil untuk menciptakan produk atau sistem baru menggunakan material yang ada, dan / atau mengembangkan teknik untuk memproses material. Sebagian besar lulusan program material dilatih untuk menjadi ilmuwan material dan insinyur material.

Struktur pada titik ini merupakan istilah samar yang perlu dijelaskan. Singkatnya, struktur suatu material biasanya berkaitan dengan susunan komponen internalnya. Struktur subatomik melibatkan elektron dalam atom individu dan interaksi dengan inti mereka. Pada tingkat atom, struktur mencakup organisasi atom atau molekul relatif satu sama lain. Struktur yang lebih besar berikutnya adalah alam, yang berisi kelompok besar atom yang biasanya diaglomerasi bersama-sama, disebut mikroskopis, artinya yang dapat diamati langsung menggunakan beberapa jenis mikroskop. Akhirnya, elemen struktural yang dapat dilihat dengan mata telanjang disebut makroskopik. Gagasan tentang properti layak dielaborasi. Sementara dalam penggunaan layanan, semua bahan terkena rangsangan eksternal yang membangkitkan beberapa jenis respons. Misalnya, spesimen yang dikenai gaya akan mengalami deformasi, atau permukaan logam yang dipoles akan memantulkan cahaya. Properti adalah sifat material dalam hal jenis dan besarnya respons terhadap stimulus tertentu yang dipaksakan. Umumnya, definisi properti dibuat tidak tergantung pada bentuk dan ukuran material. 

Hampir semua sifat penting dari bahan padat dapat dikelompokkan ke dalam enam kategori yang berbeda: mekanik, listrik, termal, magnetik, optik, dan deteriorative. Untuk masing-masing jenis stimulus ada karakteristik yang mampu memicu respons yang berbeda. Sifat mekanis ( Mechanical properties ) menghubungkan deformasi dengan beban atau gaya yang diterapkan; contohnya termasuk modulus elastisitas (kekakuan), kekuatan, dan ketangguhan. 

Untuk sifat-sifat listrik ( electrical properties ) seperti konduktivitas listrik dan konstanta dielektrik, stimulusnya adalah medan listrik. Perilaku termal (The thermal behavior)  padatan dapat direpresentasikan dalam hal kapasitas panas dan konduktivitas termal. Sifat magnetik menunjukkan respons suatu material terhadap penerapan medan magnet. Untuk sifat optik, stimulusnya adalah radiasi elektromagnetik atau cahaya; indeks bias dan reflektifitas adalah sifat optik yang representatif. karakteristik yang memburuk berhubungan dengan reaktivitas kimia bahan. 

Selain struktur dan sifat, dua komponen penting lainnya yang terlibat dalam ilmu dan rekayasa bahan-yaitu, pengolahan dan kinerja. Berkenaan dengan hubungan keempat komponen ini, struktur suatu bahan akan tergantung pada bagaimana bahan itu diproses. Selanjutnya, kinerja material akan menjadi fungsi dari sifat-sifatnya. Dengan demikian, keterkaitan antara pemrosesan, struktur, properti, dan kinerja seperti yang digambarkan dalam skema

ilustrasi diperlihatkan di atas Di sepanjang teks ini, kami menarik perhatian pada hubungan di antara keempat komponen ini dalam hal desain, produksi, dan pemanfaatan bahan.

Kami sekarang menyajikan contoh prinsip-prinsip kinerja-struktur-properti-kinerja dengan Gambar dibawah, 

Tiga spesimen piringan tipis aluminium oksida yang telah ditempatkan di atas halaman yang dicetak untuk menunjukkan perbedaan karakteristik transmisi cahaya. Disk di sebelah kiri transparan (yaitu, hampir semua cahaya yang dipantulkan dari halaman melewatinya), sedangkan yang di tengah tembus cahaya (artinya sebagian dari cahaya yang dipantulkan ini ditransmisikan melalui disk). Disk di sebelah kanan buram—yaitu, tidak ada cahaya yang melewatinya. Perbedaan sifat optik ini merupakan konsekuensi dari perbedaan struktur material tersebut, yang diakibatkan oleh cara material tersebut diproses. (Persiapan spesimen, P. A. Lessing; fotografi oleh S. Tanner.) ...

sebuah foto yang menunjukkan tiga spesimen disk tipis yang ditempatkan di atas beberapa materi cetak. Jelas bahwa sifat optik (yaitu, transmisi cahaya) dari masing-masing dari tiga bahan berbeda; yang di sebelah kiri transparan (yaitu, hampir semua cahaya yang dipantulkan melewatinya), sedangkan piringan di tengah dan di sebelah kanan, masing-masing, tembus cahaya dan buram. Semua spesimen ini dari bahan yang sama, aluminium oksida, tetapi yang paling kiri adalah apa yang kita sebut kristal tunggal—yaitu, memiliki tingkat kesempurnaan yang tinggi—yang memunculkan transparansinya. Yang di tengah terdiri dari banyak kristal tunggal yang sangat kecil yang semuanya terhubung; batas antara kristal kecil ini menyebarkan sebagian cahaya yang dipantulkan dari halaman yang dicetak, yang membuat bahan ini tembus cahaya secara optik. Akhirnya, spesimen di sebelah kanan tidak hanya terdiri dari banyak kristal kecil yang saling berhubungan, tetapi juga dari sejumlah besar pori-pori atau ruang kosong yang sangat kecil. Pori-pori ini juga secara efektif menyebarkan cahaya yang dipantulkan dan membuat bahan ini buram. Dengan demikian, struktur ketiga spesimen ini berbeda dalam hal batas kristal dan pori-pori, yang mempengaruhi sifat transmitansi optik. Selanjutnya, setiap bahan diproduksi menggunakan teknik pengolahan yang berbeda. Dan, tentu saja, jika transmisi optik merupakan parameter penting yang relatif terhadap aplikasi layanan utama, kinerja setiap material akan berbeda.