Material Komposit Tangguh Berbasis Serat Alam

Siapa bilang serat alam adalah bahan yang sepele ?. Jika mendengar atau melihat tentang serat alam kebanyakan dari kita melihatnya sebagai bahan yang sepele atau menganggapnya sebagai sampah. Tapi ternyata dalam bidang teknologi material, bahan-bahan serat alam merupakan kandidat sebagai bahan penguat untuk dapat menghasilkan bahan komposit yang ringan, kuat, ramah lingkungan serta ekonomis. Alam telah banyak menyediakan kebutuhan manusia mulai dari makanan sampai bahan bangunan. Salah satunya adalah bahan-bahan serat alam.

Sepanjang kebudayaan manusia penggunaan serat alam sebagai salah satu material pendukung kehidupan, mulai dari serat ijuk sebagai bahan bangunan, serat nanas atau tanaman kayu sebagai bahan sandang dan serat alam yang dapat digunakan untuk membuat tambang. Seiring dengan perkembangan teknologi bahan, peran serat-serat alam mulai tergantikan oleh jenis bahan serat sintetik seperti serat gelas atau serat karbon. Seiring dengan inovasi yang dilakukan dalam bidang material, serat alam kembali “dilirik” oleh peneliti untuk dijadikan sebagai bahan penguat komposit. Elastis, kuat, melimpah, ramah lingkungan dan biaya produksi yang lebih rendah merupakan kelebihan yang dimiliki oleh serat alam. Selain itu juga terdapat kekurangan dari jenis serat ini terutama kekuatan yang tidak selalu merata. Jenis-jenis serat alam seperti misalnya ; Sisal , Flex, Hemp, Jute, Rami, Kelapa, mulai digunakan sebagai bahan penguat untuk komposit polimer. Bahan komposit merupakan hasil penggabungan dari dua jenis atau lebih bahan yang memberikan sifat berbeda dari pada bahan-bahan tersebut jika dalam keadaan terpisah. Filosofinya adalah efek kombinasi dari bahan-bahan penyusunnya.

Umumnya dalam komposit terdapat bahan yang disebut sebagai “matriks” dan bahan “penguat”. Bahan matriks umumnya dapat berupa logam, polimer, keramik, karbon. Matriks dalam komposit berfungsi untuk mendistribusikan beban kedalam seluruh material penguat komposit. Sifat matriks biasanya “ulet” (ductile). Bahan penguat dalam komposit berperan untuk menahan beban yang diterima oleh material komposit. Sifat bahan penguat biasanya kaku dan tangguh. Bahan penguat yang umum digunakan selama ini adalah serat karbon, serat gelas, keramik. Serat alam sebagai jenis serat yang memiliki kelebihan-kelebihan mulai diaplikasikan sebagai bahan penguat dalam komposit polimer.

Material plastik ramah lingkungan dan hemat energi, Bioplastik

Akhir-akhir ini topik tentang Bioplastik banyak saya dapatkan dalam berbagai media cetak dan elektronik. Sebetulnya bidang Bioplastik sendiri bukan sesuatu yang baru. Jauh sebelumnya sudah dikenal bahkan sudah diaplikasikan dalam beberapa bidang industri.

Bioplastik merupakan jenis plastik atau polimer yang dibuat dari bahan-bahan biotik seperti jagung, singkong ataupun mikrobiota. Berbeda dengan plastik konvensional yang sering kita gunakan, yang umumnya dibuat dari minyak bumi dan gas alam.

Ada dua isu penting yang menurut saya membuat Bioplastik ini “naik daun” ; isu kelestarian lingkungan dan isu kenaikan harga bahan bakar minyak bumi. Bioplastik merupakan jenis plastik yang secara teknis mudah untuk terurai di alam. Bioplastik yang tersusun atas komponen-komponen alam akan lebih mudah didegradasi oleh bakteri-bakteri pengurai karena senyawa penyusunnya sudah “dikenal” oleh bakteri-bakteri pengurai. Berbeda dengan plastik konvensional saat dibuang ke lingkungan plastik jenis ini tidak dapat terurai. Dalam jangka panjang di khawatirkan memberikan efek kerusakan tanah dan air yang kronis. Bahan baku Bioplastik adalah bahan-bahan bio massa seperti biji-biji tanaman, bahan Bioplastik bukan berbasis minyak bumi dan gas alam. Kelebihan ini memberikan insentif Bioplastik terutama saat harga minyak bumi sedang melambung tinggi.

Robot biomimetik

Keajaiban fenomena alam terutama cara hidup organisme di alam memberikan inspirasi untuk pembuatan robot yang canggih, silakan cek di artikel robot pelompat ini.

Belajar desain dan teknologi kepada alam

Alam banyak memberikan pelajaran-pelajaran mengenai keajaiban dan teknologi tingkat tinggi. Sesuatu yang mungkin kita anggap biasa karena sudah sering kita jumpai. Tapi bagi kalangan orang-orang yang berpikir lebih, fenomena-fenomena di alam memicu rasa penasaran serta mengundang kekaguman untuk maha karya penciptaan yang sempurna. ”Keajaiban-keajaiban” di alam memberikan inspirasi bagi para kalangan saintis dan teknokrat untuk menggali ide-ide desain dan rekayasa yang lebih unggul.

 

Terdapat bidang kajian rekayasa dan teknologi yang mengambil percontohan terhadap kehidupa alam sekitar, biasa disebut sebagai ilmu biomimetik. Kata mimetik berarti meniru (to imitate), dengan demikian kata biomimetik berarti meniru (sistem) biologi. Dari biomimetik dan bio-engineering, para peneliti dan teknolog mencoba meniru benda-benda biologi (mimicking biology) untuk membuat benda yang cerdas (smart) dan aktif yang bisa berfungsi. Biomimetik merupakan salah satu alternatif sumber inovasi baru terhadap rekayasa dan teknologi, terutama yang bersifat praktis.

 

Sebetulnya hal ini bukan hal yang baru, ilmuwan serba bisa Leonardo da Vinci pernah membuat sketsa desain sayap untuk manusia agar bisa terbang. Merupakan hasil pengamatannya terhadap gerak sayap burung.

Biomimetic…teknologi terinspirasi alam

Penjelasan sekilas mengenai teknologi biomimetic, saya ambil dari beritaiptek semoga bermanfaat. Sebetulnya sedang mencoba menulis artikel biomimetic juga tapi belum kelar he2.

Biomimetic, berarti meniru (mimicking) sistem biologi. Ini adalah sebuah cabang ilmu yang mencoba menangkap ide-ide dari makhluk hidup kemudian mengembangkannya menjadi produk teknologi yang terinspirasi fenomena alam.

Produk-produk teknologi berupa mesin atau robot secara prinsip berbeda dengan unsur biologis yang ada di alam. Mesin/robot merupakan bahan kering (dry) dan keras (hard), sangat berbeda dengan unsur biologis yang basah (wet) dan lunak (soft). Sebuah mesin membutuhkan keterampilan mendisain, namun unsur biologis terdisain sendiri secara kompleks. Sebuah pohon terdiri dari bagian yang lunak dan basah, dan　pohon mendisain dirinya sendiri selama proses pertumbuhan. Disamping itu, energi efisiensi dari sebuah mesin atau robot relatif kecil (dibawah 30%), sedangkan motor biologis bisa mencapai 80%-90%.

Untuk menghasilkan produk-produk teknologi yang menyerupai unsur biologis, maka dikembangkan satu cabang ilmu yaitu biomimetic, sebuah cabang ilmu yang terinspirasi dan mencoba menangkap ide-ide dari unsur-unsur biologis yang ada di alam yang kemudian dikembangkan menjadi sebuah produk teknologi tiruan berbasis sistem biologis. Kata mimetic berarti meniru (to imitate), dengan demikian kata biomimetic berarti meniru (sistem) biologi. Dari biomimetic dan bio-engineering, para peneliti dan teknolog mencoba meniru benda-benda biologi (mimicking biology) untuk membuat benda yang cerdas (smart) dan aktif yang bisa berfungsi selayaknya unsur biologi.

Cerita tentang Material

Dalam kehidupan manusia penggunaan bahan/ material untuk mendukung kebutuhan merupakan hal-hal yang tidak dipisahkan. Mulai dari penggunaan kayu, batu, perunggu sampai abad sekarang yang sudah mengganakan material-material yang “canggih”. Eksplorasi untuk menggali jenis-jenis material yang sesuai dengan kebutuhan tetap digalakkan, hasilnya adalah material-material unggul dalam berbagai segi, misalkan logam kuat dan ringan, plastik yang dapat didaur ulang atau keramik tahan panas hingga suhu ribuan derajat celcius.

 

Secara umum berdasarkan struktur serta komponen penyusunnya, material terbagi atas :

 

1. Logam merupakan jenis material yang sangat meluas penggunaannya. Memiliki sifat daya hantar panas dan listrik yang baik, disamping memiliki ketangguhan (tough) serta sifat bahan yang “ulet” (ductile) sehingga dapat dibentuk melalui proses penempaan. Ikatan logam yang terbentuk antara atom-atom logam memberikan kontribusi terhadap karakter logam yang memiliki daya hantar panas, listrik yang baik juga memberikan sifat yang ulet pada logam . Logam sangat umum digunakan dalam bidang konstruksi, manufaktur otomotif atau penerbangan. Kelihatannya penggunaan logam sudah sangat menyatu dalam kehidupan masyarakat manusia. Bidang ilmu yang mempelajari bidang pengolahan logam dan keterkaitannya adalah bidang metalurgi.