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.
