BAHAN KOMPOSIT

a.     Pengenalan Bahan Komposit

Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk menciptakan berbagai produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek, untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang berat dan liat. Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan kombinasi sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai bahan-bahan lazim seperti logam besi,  keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan yang diperlukan untuk penguaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kenderaan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidag tersebut membutuhkan density yang rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik. 

b.     Defenisi Bahan komposit

Bahan komposit (atau komposit) adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifatkimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit).

Perbedaan yang mendasar antara material komposit dengan material alloy yaitu kalau pada material alloy penggabungan materialnya dilakukan secara mikroskopis, sehingga tidak bisa dilihat sifat-sifat dasar dari unsur-unsur pembentuknya.

Struktur dan Unsur Utama Pada Bahan Komposit

Pada umumnya bahan material komposit terdiri dari dua bahan utama, yaitu :

1.      Serat ( fiber )

§  Sebagai unsur utama pada komposit

§  Menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekuatan, kekauan, daan sifat mekanik lainnya.

§  Menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada material komposit.

§  Bahan yang dipilih harus kuat dan getas, seperti carbon, glass, boron, dll.

2.      Matrik ( resin )

§  Melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik.

§  Bahan yang dipilh bahan yang lunak.

Dari pengertian di atas dan unsur-unsur utamanya, maka dapat diamati bahwa sebagian besar struktur alami yang terdapat di alam adalah dalam bentuk komposit, contohnya :

o   Daun padi

Terdiri dari serat daun yang dibungkus oleh matrik yaitu lychin

o   Batang bambu

Batangnya terdiri dari bahan serat yang diikat dengan matrik dengan kuat sehingga kaku dan ringan.

c.      Kepentingan Bahan Komposit

Kemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap bahan komposit. Perkembangan bidang sciences dan teknologi mulai menyulitkan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi baru. Bidang angkasa lepas, perkapalan, automobile dan industri pengangkutan merupakan contoh aplikasi yang memerlukan bahan-bahan yang berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dan tegar. Dalam kebanyakan bahan konvesional seoerti keluli, walaupun kuat ianya mempunyai density yang tinggi dan rapuh.

d.    Kelebihan Bahan Komposit

Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahan konvensional seperti logam. Kelebhan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal, keupayaan (reliability), kebolehprosesan dan biaya. Seperti yang diuraikan dibawah ini :

a.       Sifat-sifat mekanikal dan fisikal

Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. Gabunagan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli.

-           Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding dengan bahann konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dan konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit yang dihasilkan akan mmempunyai kerut yang lebih rendah dari logam. Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industri pembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan penghematan bahan bakar.

-          Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan untuk menggatikan komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit karena telah terbukti komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik terutamanya komposit yang menggunakan serat karbon.

-          Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan komponen logam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya pembuatan yang tinggi. Bahan komposit sebaiknya mempuyai rintangan terhadap kakisan yang baik.

-          Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility (berdaya guna) yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik yang dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat yang digunakan.

Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks untuk menghasilkan komposit hibrid.

e.      Paduan Untuk Komposit

Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik – matrix) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre, fiber).

Sekarang, pada umumnya komposit yang dibuat manusia dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama:
1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)
2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)
3. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)

Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) – Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer Berpenguatan Serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics) – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.

Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites – MMC ) – ditemukan telah berkembang pada industri otomotif, dimana bahan ini menggunakan suatu bahan logam seperti aluminium yaitu  sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.
Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) – digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida.

 Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh:
1. Sifat-sifat serat
2. Sifat-sifat resin
3. Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume Fraction)
4. Geometri dan orientasi serat pada komposit

Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut dibuat. Hal ini berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptakan sifat-sifat bahan komposit yang dihasilkan, dan juga proses manufaktur yang digunakan biadanya merupakan bagian yang kritikal yang berperanan menentukan kinerja struktur yang dihasilkan.