MIT temukan material baru, 10 kali lebih kuat dari baja
Sekelompok peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT), Amerika Serikat, berhasil menciptakan sebuah material baru yang lebih kuat 10 kali dari baja. Meski lebih kuat, material ini jauh lebih ringan karena kepadatannya hanya lima persen dari kepadatan baja.
Material baru ini memanfaatkan serpihan grafena, yang pada dasarnya memiliki bentuk lembaran yang sangat tipis. Ia terbuat dari atom karbon, disusun dalam dua dimensi.
Dilansir dari Global News (11/1), dalam bentuk 2D, grafena 200 kali lebih kuat dari baja, bahkan ia adalah material tertipis di bumi (1 juta kali lebih tipis dari rambut manusia) dan paling konduktif di dunia.
Sejalannya waktu, pengaplikasian grafena berkembang dari hari ke hari. Sejak lama para peneliti telah mengetahui seberapa kuatnya material karbon, jika material tersebut disusun dalam bentuk yang tepat.
Namun ada sisi negatif dari mateial ini. Grafena sulit dibangun menjadi objek tiga dimensi karena biasanya diproduksi dalam lembaran tipis.
“Mereka tidak begitu berguna untuk membuat material 3D yang dapat digunakan di kendaraan, bangunan, atau gawai,” ujar Markus Buehler, kepala Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan MIT (CEE), dalam sebuah pernyataan.
Alasan di atas menjadi pemicu utama mengapa para peneliti di MIT menciptakan karya terbaru ini. Tantangannya adalah untuk membawa dan tetap menjaga kekuatan grafena dari bentuk 2D menjadi 3D.
Para peneliti menggunakan model plastik 3D untuk menguji jenis struktur apa yang menjadi desain terkuat saat berada di bawah tekanan. Konfigurasi baru dibuat di laboratorium menggunakan mesin cetak 3D beresolusi tinggi yang mampu melakukan pencetakan dengan beragam jenis material.
Kemudian mereka menguji secara mekanis untuk mengetahui elastisitas dan daya tahan atas tekanan.
Para peneliti mengkompresi serpihan-serpihan kecil grafena agar dapat tercipta bentuk geometri yang diinginkan. Berdasarkan sejumlah uji coba yang dilakukan, bentuk spons layaknya batu karang (diatom) menjadi desain yang paling kuat. Bentuk berpori seperti ini memiliki luas permukaan yang lebih besar dalam proporsi volumenya.
Kemudian para peneliti menyimpulkan bahwa kekuatan datang dari bentuk geometri itu sendiri, bukan mutlak karena material yang digunakan.
“Anda bisa mengganti bahan itu dengan apa pun,” kata Buehler. “Geometri adalah faktor dominan. Temuan ini memiliki potensi untuk penggunaan material lain.”
Ia menyarankan bahwa penerapan geometri yang sama juga dapat dilakukan untuk logam atau polimer lain. Dengan mengusungnya maka dapat menghasilkan keuntungan yang sama dalam hal kekuatan.
Sebagai contoh, sebuah jembatan beton mungkin dibuat menggunakan bentuk berpori, sehingga lebih kuat, dan lebih ringan.
Peneliti lain dari MIT bernama Zhao Qin mengatakan bahwa sebelumnya sudah ada usulan-usulan mengenai berbagai cara menggabungkan grafena bersama-sama untuk membentuk struktur 3D.
“Tetapi susunan blok tidak terhubung secara kovalen. Bentuk tersebut masih relatif lemah,” ujar Qin kepada Global News.
Tapi lebih lanjut Qin mengatakan desain ini tidak dimaksudkan untuk menggantikan baja karena logam memiliki sifat yang unik. Beberapa kekurangan dari temuan material baru ini adalah sifat pengikisan dari waktu ke waktu, serta kebutuhan karbon dalam jumlah besar untuk memproduksinya, menjadikannya sebagai beban lingkungan.
Hasil para peneliti ini telah diterbitkan pekan lalu dalam jurnal Science Advance.
Source : beritagar
