Klasifikasi Material
Bahan Material padat (solid ) telah dikelompokkan menjadi tiga kategori
dasar: logam, keramik, dan polimer. Konsep dilakukan berdasarkan susunan
kimia, juga struktur atom. Selain itu, ada komposit, yang merupakan kombinasi
rekayasa dari dua atau lebih bahan yang berbeda. Klasifikasi yang lain
bernama advance material, biasanya dipakai pada teknologi yang tinggi,
diantaranya semikonduktor, nano material, bio material, AI.
logam
Bahan dalam
kelompok ini terdiri dari satu atau lebih unsur logam (misalnya, besi,
aluminium, tembaga, titanium, emas, dan nikel), dan sering juga unsur nonlogam
(misalnya, karbon, nitrogen, dan oksigen) dalam jumlah yang relatif kecil.
Struktur Atom Pada logam memiliki struktur yang teratur jika dibandingkan
dengan material keramik, polimer dan komposit. Berkenaan dengan
karakteristik mekanik, bahan ini relatif kaku dan kuat, namun ulet (yaitu,
mampu mengalami deformasi dalam jumlah besar tanpa patah), dan tahan terhadap
patah.
Keramik
Bahan
logam memiliki sejumlah besar elektron yang tidak terlokalisasi; yaitu,
elektron ini tidak terikat pada atom tertentu. Banyak sifat logam yang secara
langsung dikaitkan dengan elektron ini. Misalnya, logam adalah konduktor
listrik yang sangat baik dan panas, dan tidak transparan terhadap cahaya tampak;
permukaan logam yang dipoles memiliki penampilan yang berkilau. Selain itu,
beberapa logam (yaitu, Fe, Co, dan Ni) memiliki sifat magnetik yang diinginkan.
Keramik memiliki senyawa yang berada diantara unsur logam dan non logam. Misalnya, bahan keramik yang umum termasuk aluminium oksida (atau alumina, Al2O3), silikon dioksida (atau silika, SiO2), silikon karbida (SiC), silikon nitrida (Si3N4), dan, sebagai tambahan, apa yang oleh beberapa orang disebut sebagai keramik tradisional yang terdiri dari mineral lempung (yaitu, porselen), serta semen dan kaca. Berkenaan dengan perilaku mekanik, bahan keramik relatif kaku dan kuat, kekakuan dan kekuatan keramik sebanding dengan logam
Selain itu, keramik biasanya
sangat keras. Secara historis, keramik telah menunjukkan kerapuhan yang ekstrim
(kurangnya daktilitas) dan sangat rentan terhadap patah. Namun, keramik yang
lebih baru sedang direkayasa untuk meningkatkan ketahanan terhadap patah;
bahan-bahan ini digunakan untuk peralatan masak, peralatan makan, dan bahkan
suku cadang mesin mobil.
Selain itu, bahan keramik biasanya bersifat insulatif terhadap aliran panas dan
listrik (yaitu, memiliki konduktivitas listrik yang rendah dan lebih tahan
terhadap suhu tinggi dan lingkungan yang keras daripada logam dan polimer. Karakteristik
optic dari keramik bisa trasparan, atau buram. dan keramik oksida
(contohnya, Fe3O4) memiliki perilaku magnetik.
Polimer
Polimer
umumnya berasal dari bahan plastik dan juga karet. Banyak dari mereka
adalah senyawa organik yang secara kimia didasarkan pada karbon, hidrogen, dan
unsur nonlogam lainnya (yaitu, O, N, dan Si). Lebih jauh lagi, mereka memiliki
struktur molekul yang sangat besar, seringkali seperti rantai di alam, yang
seringkali memiliki tulang punggung atom karbon. Beberapa polimer yang umum dan
dikenal adalah polietilen (PE), nilon, poli(vinil klorida) (PVC), polikarbonat
(PC), polistirena (PS), dan karet silikon. Bahan-bahan ini biasanya memiliki
kerapatan rendah , sedangkan karakteristik mekanisnya umumnya tidak sama dengan
bahan logam dan keramik—tidak kaku dan tidak sekuat jenis bahan lainnya Namun,
berdasarkan densitasnya yang rendah, seringkali kekakuan dan kekuatannya pada
basis per massa sebanding dengan logam dan keramik.
Dan juga kebanyakan material polimer memiliki siat ulet dan lentur yang
Artinya material plastic bisa dibentuk menjadi benda dengan spesifikasi visual
yang komplek. Secara umum, mereka relatif lembam secara kimia dan tidak reaktif
di sejumlah besar lingkungan. Salah satu kelemahan utama polimer adalah
kecenderungannya untuk melunak dan/atau terurai pada suhu sederhana, yang,
dalam beberapa kasus, membatasi penggunaannya. Selanjutnya, mereka memiliki
konduktivitas listrik yang rendah dan nonmagnetik.
Komposit
Komposit adalah material yang
terbentuk dari gabungan 2 material atau lebih yang memiliki tujuan untuk
mendapatkan material dengan kombinasi sifat yang tidak dimiliki oleh bahan
tunggal, dan mendapat gabungan karakteristik terbaik dari masing masing bahan
penyusun.
Sejumlah besar jenis komposit diwakili oleh berbagai kombinasi logam, keramik,
dan polimer.
Contoh material kompopsit yang
terbentuk secara alami di alam adalah kayu dan tulang. Namun, sebagian
besar yang kami pertimbangkan dalam diskusi kami adalah komposit sintetis (atau
buatan manusia). Salah satu komposit yang paling umum dan akrab adalah
fiberglass, di mana serat kaca kecil tertanam dalam bahan polimer (biasanya
epoksi atau poliester).
Fiberglass relatif kuat dan kaku
(tetapi juga rapuh), sedangkan polimer lebih
fleksibel. Dengan demikian, fiberglass relatif kaku, kuat dan
fleksibel. Selain itu, ia memiliki kepadatan yang rendah . Bahan lain yang
penting secara teknologi adalah komposit serat karbon yang diperkuat serat
karbon (CFRP)—serat karbon yang tertanam di dalam polimer. Bahan-bahan ini
lebih kaku dan lebih kuat dari bahan yang diperkuat serat kaca, tetapi lebih
mahal. Komposit CFRP digunakan dalam beberapa aplikasi pesawat dan ruang
angkasa, serta peralatan olahraga berteknologi tinggi (misalnya, sepeda,
tongkat golf, raket tenis, dan papan ski/snowboard) dan baru-baru ini di bumper
mobil dan Badang pesawat Boeing 787.
