Gambar 1 Komposit berpenguat serat
Sumber: https://marketresearch.biz/
Komposit berpenguat serat merupakan komposit yang diperkuat pengisi berupa serat. Komposit berpenguat serat ini mirip dengan struktur roti yang berisi serat sosis. Komposit diperkuat serat ini tersusun dari fasa matriks dan fasa pengisi berupa serat. Pengisi/ filler serat ini meningkatkan kekuatan komposit berpenguat serat. Aplikasinya sangat banyak dan sifatnya sangat unggul. Komposit berpenguat serat memiliki sifat teknik kekuatan dan kekakuan yang tinggi dan ringan karena komposit berpenguat serat ini tersusun dari matriks dan pengisi dengan densitas yang kecil (ringan).
FASA PENGISI
Pengisi ini memiliki tiga klasifikasi yang terdiri dari: pengisi logam, pengisi polimer, dan pengisi keramik. Fasa pengisi ini memiliki beberapa fungsi yaitu: sebagai pengisi matriks, penahan utama tegangan luar, dan rekayasa sifat.
Fasa Serat sebagai pengisi
Serat adalah partikel yang memiliki rasio dimensi panjang dan diameter yang besar. Serat ini terdiri dari serat kontinu (panjang) dan serat diskontinu (pendek). Serat memiliki tiga klasifikasi yang terdiri dari wisker, serat dan kawat.
- Wisker adalah partikel yang memiliki rasio panjang terhadap diameter sangat tinggi. Wisker memiliki derajat kesempurnaan kristal yang tinggi dan cacat yang sangat kecil. Akan tetapi, wisker memiliki kesulitan untuk dicampurkan ke dalam matriks dan mahal.
- Serat adalah partikel yang memiliki rasio panjang terhadap diameter tinggi. Serat ini berupa polikristalin atau amorfos. Serat biasanya berupa material polimer atau keramik.
- Kawat adalah partikel yang memiliki rasio panjang terhadap diameter rendah. Dimensi diameternya agak besar dan berupa material logam. Aplikasinya sebagai penguat baja pada ban otomobil, belitan filamen pada kasing roket dan belitan kawat pada selang bertekanan tinggi.
Berikut adalah nilai sifat dan karakteristik dari wisker, serat dan kawat
Gambar 2 Karakteristik dan nilai dari wisker, serat dan kawat
FASA MATRIKS
Matriks sendiri memiliki klasifikasi yang terdiri dari: komposit matriks logam, komposit matriks polimer, komposit matriks keramik. Fasa matriks ini memiliki fungsi sebagai pengikat pengisi serta sebagai media pendistribusi tegangan luar ke pengisi, pelindung pengisi terhadap perusakan permukaan akibat abrasi mekanik dan reaksi kimia dengan lingkungan, dan pemisah serat dan penahan penjalaran retakan. Fasa matriks ini bisa menahan tegangan dengan porsi yang kecil karena modulus elastisitas serat memiliki sifat teknik lebih tinggi daripada matriks. Matriks sendiri memiliki sifat teknik lunak dan plastis sehingga dapat menahan penjalaran retakan. Sedangkan serat memiliki sifat teknik keras dan elastis sehingga tidak mampu menahan retakan dan memiliki sifat patahan yang getas. Total kegagalan komposit ini terjadi ketika sekumpulan serat yang berdekatan telah patah dan melebihi ukuran kritis.
Ikatan adesif adalah ikatan antara dua material yang berbeda. Ini merupakan faktor penting dalam pemilihan material komponen komposit. Material matriks yang banyak digunakan merupakan material logam dan polimer sebab sifatnya yang ulet. Biasanya material logam yang banyak digunakan berupa aluminum dan tembaga. Dan material polimer yang banyak digunakan berupa polimer termoset dan termoplastik.
Refensi:
Buku oleh (Book by) William D Callister, Materials Science and Engineering An Introduction, seventh edition, John Wiley and Sons, United States of America, 2007