KOMPOSIT

1. KOMPOSIT

2. ISI: Pendahuluan KarakterisasiUmum Particle-Reinforced Composites Fiber-Reinforced Composites Fabrication

3. 1. PENDAHULUAN DEFINISI Material Komposit, seringdisebutsebagaikomposit, merupa-kan material alamiatauhasilrekayasa yang terbuatdariduaataulebih material penyusun/konstituendengansifatfisikmaupunkimia yang sangatberbeda, yang didalamstrukturkompositakhir, masing-masingpenyusuntetapterpisahdandapatdibedakanpadaskalamakroskopismaupunmikroskopis.

4. Composite material, light micrograph. The crystalline nature of the composite material with one component of the material (white) differing in color from the other component (blue). http://www.sciencephoto.com/media/129240/view

5. Kompositmerupakan material struktur yang paling umumdidunia, danselalumenjadibagianpentingdalamkehidupanmanusia. • Beton, kertas, cardboard, plywood, fiberglass, bambu, batangpadi, pohon, bata, ….. semuanyamerupakankomposit. • Kompositpertamabuatanmanusiaadalahbatubata yang dibuatdarilumpurdantanahliat yang dibentukdandikeringkan. Bata sepertiinirapuh, tidakkuatmenahanbebanbata lain yang ditumpukdiatasnya. • Inovasipadasaatitumenemukanbahwarumputataujeramikering yang dicampurkankelumpurdapatmemperkuatbata.

6. Berbagaiteknologi modern memerlukan material dengangabungansifat-sifat yang taksecarakeseluruhandijumpaipadalogam, alloy konvensional, keramik, maupunpolimer. • Contohnyaadalah material untukkeperluanteknologiruangangkasa, pakaiandalam, dankeperluantransportasi. • Sebagaicontoh, dalambidangindustripesawatterbangdiperlukan material yang memiliki density kecil, kuat, keras, tahankorosidanabrasi, sertatidakmudahmengalamikorosi.

7. Skemaklasifikasisederhanaberbagaitipekomposit

8. 2. KARAKTERISTIK UMUM • Material kompositlebihbaikdaripadasemua material dasardalamhalkekuatan (strength) dankekakuan (stiffness), ketahananpadatemperaturtinggi, fatigue strength, dansifat-sifatlainnya. Sifatkombinasi yang diinginkandapatdirekayasa. • Material kompositmerupakan material komplek yang komponen-komponennyamemilikisifat yang sangatberbeda, salingtidaklarutatauhanyasedikitlarut, danterpisaholehsatubatasan yang jelas.

9. Prinsippembuatankompositmeniruapa yang terjadidialam. Dahandan ranting pohonsertatulangmanusiadanbinatangmerupakankompositalam. • Dalamkayu, seratselulosadiikatoleh lignin yang bersifatplastis. Dalamtulang, seratfosfat yang tipisdankuatdiikatolehkolagen yang bersifatplastis. • Sifatkompositsangattergantungpadasifatfisiko-mekanikdarikomponen-komponennyadankekuatanikatanantarakomponen-komponennya. • Untukmendapatkansifatkomposit yang optimal, makakomponen-komponennyaharusmemilikisifat yang sangatberbedatetapisalingmelengkapi.

10. KOMPOSIT MATRIKS FILLER komponenpembentukdanpengikat

11. MATRIKS • Matriksmerupakankomponenpembentukdanpengikatdalamkomposit. • Dasarataumatriksdarikompositbisaterdiridarilogamatau alloy (kompositlogam), polimer, karbondan material keramik (komposit non logam). • Sifat-sifatnyaakanmenentukankondisioperasipembuat-an kompositdankarakteristikkomposit, sepertitemperaturoperasi, fatigue strength, ketahananterhadapefeklingkungan, density, danspecific strength. • Beberapakompositmemilikimatriksgabungan yang terdiridariduaataulebihlapisandengankomposisiberbedadandisusunselang-seling.

12. Kompositdenganmatrikskombinasidisebutmulti-matrix, ataumulti-layer composite. Multi-matrix composites memilikisifat-sifat yang lebihbaik. Sebagaicontoh, penambahan titanium padaaluminiumakanmenambahkekuatankomposit. Lapisanaluminimumakanmenurunkan density komposit. Multi-matrix composite

13. FILLER • Fillers merupakankomponen lain yang terdistribusimeratadalammatriks. • Filler memegangperananpentingdalammenguatkankomposit, sehinggadisebutpenguat/ reinforcing material. • Filler harusmemilikinilaikekuatan/strength, kekerasan/ hardness, danelastic modulus yang besar. Sifat-sifatiniharuslebihbesardaripada yang dimilikimatriks. • Sifat-sifat material kompositbisajugadipengaruhiolehbentuk, ukuran, konsentrasidandistribusi filler.

14. Sifat-sifat material kompositbisajugadipengaruhiolehbentuk, ukuran, konsentrasidandistribusi filler. Berdasarkanbentuknya, filler dapatdibedakanmenjadi 3 kelompok, yaitu noldimensi satudimensi, dan duadimensi. Berdasarkanpolareinforcement, material kompositdibagimenjadi 3 kelompok: uniaxial reinforcement, biaxial reinforcement, dan triaxial reinforcement.

15. Filler denganbentukberbeda-bedadigunakanuntukmendapatkansifat-sifat yang lebihlengkapatauuntukmeningkatkansifattertentudarisuatukomposit. Sebagaicontoh, kuatikatanantaraelemen filler satudimensi (seratkacaatauseratkarbon) danmatrikspolimerdapatditingkatkandenganmenambahkan filler noldimensi (partikelasbes, silikonkarbida, dll).

16. Peningkatankekuatandapat pula dilakukandenganmenggunakan filler denganbentuksamatetapikomposisiberbeda. Sebagaicontoh, modulus of elasticity suatukompositdenganmatrikspolimerdanpenguatseratkaca, dapatditingkatkandenganpenambahanpenguatserat boron. Material kompositdenganduaataulebihjenis filler disebutcomplex-reinforced composites. Poly-fibre composite

17. Schematic representations of the various geometrical and spatial characteristics of particles of the dispersed phase that may influence the properties of composites: (a) concentration, (b) size, (c) shape, (d) distribution, and (e) orientation.

18. 3. PARTICLE-REINFORCED COMPOSITE Berdasarkanmekanismepenguatan (reinforcement/ strengthening), kompositdapatdiklasifikasikandalam 2 sub-kelompok: (i) Kompositpertikelbesardan (ii) Dispersion- strengthened composite

19. KOMPOSIT Pertikelbesar • Fasapartikulatdalamkompositjenisinibiasanyalebihkuatdanlebihkakudaripadamatriks. • Partikelpenguatiniakanmenahangerakanfasamatriks. Matriksmentrasfersebagiantegangan/stress yang dialami-nyakepartikel-partikeltersebut. • Derajatpenguatanataupeningkatansifatmekanikkomposittergantungpadakekuatanikatanantaramatriksdanpartikel. • Filler yang ditambahkanpadabahanpolimerakanmeng-hasilkanlarge-particle composites. Fillers memperbaikisifatbahandan/ataumenggantisebagian volume polimerdenganbahan filler yang lebihmurah.

20. Kompositpartikelbesardigunakandengantigajenis material: logam, polimer, dankeramik. • Logam/Keramik • Contoh: cermet (ceramic-metal composite), adalah Cemented carbide, yang tersusunataspartikelkeramikkarbida yang sangatkerasseperti tungsten carbide (WC) atau titanium carbide (TiC), yang ditanamdalammatrikslogamseperti Co atau Ni merupakancermet yang paling umum. Kompositinibanyakdigunakansebagaialatpemotongbaja.

21. Photomicrograph of a WC–Co cemented carbide. Light areas are the cobalt matrix; darkregions, the particles of tungsten carbide. 100 (Courtesy of Carboloy Systems Department, GeneralElectric Company.)

22. Ceramic blade for heavy duty applications, especially for cutting stainless and acid-resistant steel. (http://www.exacttools.com/en/products/blades/default/details)

23. Polimer • Elastomerdanplastikseringdiperkuatdenganberbagaibahanpartikulat. Contohnyaadalahpenggunaan carbon black sebagaipenguatkaretdalamprosespembuatan ban. Carbon black terdiridaripartikel-partikelberbentukbulat yang sangatkecil. Carbon black sangatmurah. Ketika carbon black ditambahkankedalamprosesvulcanisasiakanmeningkatkankuattarik (tensile strength), kekuatan (toughness), danabrasion resistance, dantear resistance. Ban mobilmengandung 15 – 30% volume carbon black. • Agar carbon black dapatmenguatkan, makaukuranpartikelnyaharussangatkecil, yaituantara 20 – 50 nm. Partikeltersebutjugaharusterdistribusimeratadanharusberikatankuatdenganmatrikskaret.

24. Electron micrograph showing the spherical reinforcing carbon black particles in a synthetic rubber tire tread compound. The areas resembling water marks are tiny air pockets in the rubber. 80.000 (Courtesy of Goodyear Tire &Rubber Company.)

25. Beton • Betonadalahkomposit yang terdiridariagregatpartikel yang terikatbersamadalampadatanoleh media pengikat, yaitu semen. Adaduamacambeton, yaitu yang terbuatdari semen portlanddan semen aspal, denganagregatberupapasirdankerikil. • Kandunganbeton semen portlandadalah semen protland, agregathalus (pasir), agregatkasar (kerikil), dan air. Partikelagregatberfungsisebagai filler untukmengurangibiayapembuatanbeton, karenaharganyajauhlebihmurahdaripada semen. Proporsibahanpembuatbetonharussedemikianrupa agar dapatdiperolehbetondengankekuatan yang paling optimum.

26. Kekuatanbeton semen portlanddapatdiperkuatdenganpenguattambahan, sepertibatangbaja, batangbesi, kawat, atauanyamanbaja/besi. Penguattambahaniniakanmenambahtensile, compressive and shear stresses. Koefisienmuaipanasdaribajahampirsamadenganbeton, sehinggapenguatannyatetapbertahanpadakondisitemperatur yang berubah. Disampingitu, bajatidakmudahmengalamikorosididalambetondandapatberikatankuatdenganbeton.

27. concrete reinforcement steel rods Mesh For Concrete Reinforcement

28. Dispersion- strengthened composite • Kompositjenisiniterdiridaripartikelberukurankecil (disebutdispersoid)yang berfungsimenguatkankompositdengancaramenghambatgerakandislokasi. Dispersoidberupaoksida yang bersifatstabil. • Contoh: • Sintered aluminium powder (SAP). SAP memilikimatriksaluminium, yang mengandung Al2O3sampai 14%. • Pb–PbO, yang digunakansebagai battery plates, • Be–BeO, yang digunakanpadareaktornuklirdankomponenpesawatruangangakasa. • High-temperature strength dari alloy nikeldapatditingkatkandenganpenambahan 3% volthoria (ThO2) sebagaidisperoid.