Buka menu utama

Perubahan

11 bita ditambahkan, 1 tahun yang lalu
k
hirarki > hierarki (menggunakan WP:JWB)
Secara mekanis, bahan keramik adalah rapuh, keras, kuat menahan kompresi tapi lemah dalam menahan geseran dan tensi. Bahan [[rapuh]] dapat menunjukkan [[kekuatan tarik]] yang signifikan dengan mendukung beban statis. {{ill|Ketangguhan|en|Toughness}} menunjukkan jumlah energi yang dapat diserap material sebelum kegagalan mekanis, sedangkan {{ill|ketangguhan fraktur|en|fracture toughness}} (dilambangkan K<sub>Ic</sub>) menggambarkan kemampuan material dengan [[Cacat kristalografi|kelemahan mikrostruktur]] yang melekat untuk menahan [[Fraktur (mineralogi)|fraktur]] melalui pertumbuhan dan propagasi retak. Jika bahan memiliki nilai [[ketangguhan fraktur]] yang besar, prinsip dasar [[mekanika fraktur]] menunjukkan bahwa kemungkinan besar ia akan mengalami fraktur elastis. Fraktur rapuh sangat khas dari sebagian besar bahan [[Teknik keramik|keramik]] dan [[keramik kaca]] yang biasanya menunjukkan nilai K<sub>Ic</sub> yang rendah (dan tidak konsisten).
 
Sebagai contoh aplikasi keramik, [[Zirkonium dioksida|zirkonia]] yang kekerasannya ekstrimekstrimkstrem digunakan dalam pembuatan pisau, serta alat pemotong industri lainnya. Keramik seperti [[alumina]], [[boron karbida]] dan [[silikon karbida]] telah digunakan pada [[rompi anti peluru]] untuk mengusir tembakan [[senapan]] kaliber besar. Suku cadang [[silikon nitrida]] digunakan dalam bantalan bola keramik, di mana kekerasan mereka yang tinggi membuat mereka tahan aus. Secara umum, keramik juga tahan zat kimia dan dapat digunakan di lingkungan basah di mana bantalan baja rentan terhadap oksidasi (atau karat).
 
Sebagai contoh lain aplikasi keramik, pada awal 1980an, [[Toyota]] meneliti produksi mesin keramik [[proses adiabatik|adiabatik]] dengan suhu operasi lebih dari {{convert|6000|°F|°C}}. Mesin keramik tidak memerlukan sistem pendingin sehingga memungkinkan pengurangan berat yang besar dan karena itu bahan bakar menjadi lebih efisien. Dalam mesin logam konvensional, sebagian besar energi yang dilepaskan dari bahan bakar harus dihamburkan sebagai {{ill|limbah panas|en|waste heat}} untuk mencegah melelehnya bagian yang terbuat dari logam. Penelitian juga sedang dilakukan dalam mengembangkan suku cadang keramik untuk [[Mesin kalor|mesin]] [[turbin gas]]. Mesin turbin yang terbuat dari keramik dapat beroperasi lebih efisien, sehingga jarak jelajah dan daya angkut pesawat terbang lebih besar untuk jumlah bahan bakar tertentu. Bagaimanapun, mesin semacam ini tidak diproduksi karena kesulitan dan mahalnya biaya pembuatan suku cadang keramik dalam presisi dan durabilitas yang mencukupi. Metode pemrosesan seringkali menghasilkan cacat mikroskopik yang seringkali memiliki peran yang merugikan pada proses penyinteran, yang berakibat pada proliferasi retak, dan puncaknya adalah kegagalan mekanis.
Keramik kaca digunakan untuk membuat peralatan memasak (awalnya dikenal dengan merek [[CorningWare]]) dan bagian atas kompor yang memiliki ketahanan tinggi terhadap [[kejutan termal]] dan [[permeabilitas]] cairan yang rendah. [[Pemuaian|Koefisien ekspansi termal]] fase keramik kristal yang negeatif dapat diseimbangkan dengan koefisien fase kaca yang positif. Pada titik tertentu (~70% kristalin) keramik kaca memiliki koefisien ekspansi termal netto mendekati nol. Keramik kaca jenis ini menunjukkan sifat mekanik yang sangat baik dan dapat menahan perubahan suhu yang cepat dan berulang hingga {{Val|1000|u=°C}}.
 
Keramik kaca juga dapat terjadi secara alami ketika [[petir]] menyambar benih kristal (misalnya kuarsa) yang banyak dijumpai pada sebagian besar [[pasir]] pantai. Dalam kasus ini, pemanasan ekstrimekstrimkstrem dan cepat dari petir (~{{Val|2500|u=°C}}) menciptakan struktur berongga, bercabang seperti akar, yang disebut [[fulgurit]] melalui [[Pencairan|pelelehan]].
 
=== Padatan organik ===
[[Bahan komposit]] mengandung dua atau lebih fase makroskopik, yang seringkali berupa keramik. Misalnya, matriks kontinyu, dan fase terdispersi partikel keramik atau serat.
 
Aplikasi bahan komposit berkisar dari elemen struktural seperti beton bertulang baja, hingga ubin insulasi termal yang memainkan peran kunci dan integral dalam [[sistem perlindungan panas pesawat ulang alik]] NASA yang digunakan untuk melindungi permukaan pesawat ulang-alik dari panas saat memasuki kembali atmosferapabila bumi. Salah satu contohnya adalah ''[[Reinforced carbon-carbon]]'' (RCC), bahan abu-abu terang yang tahan suhu masuk kembali sampai {{convert|1510|°C|°F}} dan melindungi ujung terdepan tutup moncong dan sayap pesawat ulang alik. RCC adalah bahan komposit [[laminasi]] yang terbuat dari kain [[rayon]] [[grafit]] dan diresapi dengan [[resin fenol formaldehida]]. Setelah dipulihkan pada suhu tinggi dalam autoklaf, laminasi tersebut dipirolisis untuk mengubah resin menjadi karbon, diimpregnasi dengan alkohol [[furfural]] dalam vakum, dan dipulihkan/dipirolisis untuk mengubah alkohol furfural menjadi karbon. Untuk memberikan ketahanan oksidasi untuk kemampuan penggunaan kembali, lapisan luar RCC dikonversi menjadi silikon karbida.
 
Contoh komposit domestik dapat dilihat pada selubung "plastik" dari perangkat televisi, telepon seluler dan sebagainya. Selubung plastik ini biasanya terdiri dari komposit yang terdiri dari matriks termoplastik seperti [[akrilonitril butadiena stirena]] (ABS) di mana kapur [[kalsium karbonat]], [[talk]], serat kaca atau serat karbon telah ditambahkan untuk dispersi kekuatan, curah, atau elektro-statis. Penambahan ini dapat disebut sebagai serat penguat, atau dispersan, tergantung pada tujuannya.
[[Berkas:Woven bone matrix.jpg|jmpl|250px|[[Serat]] [[kolagen]] pada [[tulang]] beranyam.]]
 
Banyak bahan alami (atau biologis) adalah komposit kompleks dengan sifat mekanik yang luar biasa. Struktur kompleks ini, yang telah muncul dari ratusan juta tahun evolusi, adalah bahan inspirasi para ilmuwan dalam merancang bahan baru. Karakteristik mereka yang menentukan meliputi hirarkihierarki struktural, multifungsi dan kemampuan swasembuh (''self-healing''). Swakelola (''self-organisation'') juga merupakan ciri mendasar dari banyak bahan biologis dan cara pembentukan struktur dari tingkat molekuler. Dengan demikian, {{ill|swasusun|en|self-assembly}} muncul sebagai strategi baru dalam sintesis kimia biomaterial berkinerja tinggi.
 
== Sifat fisika ==
Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka telah lama digunakan dalam situasi di mana daya listrik dari jaringan tidak tersedia, seperti di daerah terpencil, satelit yang mengorbit Bumi dan kapsul ruang angkasa, kalkulator genggam, arloji, radio telepon jarak jauh dan aplikasi pompa air. Baru-baru ini, mereka mulai digunakan pada perakitan modul surya (deret fotovoltaik) yang terhubung ke jaringan listrik melalui inverter, yang bukan untuk satu-satunya pasokan tetapi sebagai sumber listrik tambahan.
 
Semua sel surya memerlukan bahan penyerap cahaya yang terkandung di dalam struktur sel untuk menyerap foton dan menghasilkan elektron melalui efek fotovoltaik. Bahan yang digunakan dalam sel surya cenderung memiliki sifat menyerap panjang gelombang cahaya matahari yang mencapai permukaan bumi. Namun, beberapa sel surya juga dioptimalkan untuk penyerapan cahaya di luar atmosferapabila bumi.
 
== Referensi ==