Jakarta –
Sebuah studi yang diterbitkan dalam jurnal Science mengungkapkan materi terkuat di Bumi. Saking kuatnya, pada suhu rendah bahan ini justru menjadi lebih kuat, tidak rapuh.
Penelitian tersebut dilakukan oleh tim ilmuwan dari Lawrence Berkeley National Laboratory dan Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Bahan yang dimaksud adalah campuran kromium, kobalt, dan nikel (CrCoNi).
“Saat Anda merancang bahan struktural, Anda ingin bahannya kuat tetapi juga elastis dan tahan patah,” jelas Easo George, salah satu ilmuwan riset dan Ketua Teori Lanjutan dan Pengembangan Bahan Komposit di ORNL dan University of Tennessee.
Memiliki Kekuatan Besar
Antara kuat, elastis dan tahan patah harus dikorbankan. Namun berbeda dengan materi yang mereka temukan dalam penelitian.
“Tapi bahan ini punya keduanya, dan bukannya rapuh di suhu rendah malah jadi lebih keras,” lanjut George seperti dikutip dari Science Alert, Selasa (13/12/2022).
George dan insinyur mesin Robert Ritchie dari Berkeley National Laboratory telah mengerjakan kelas bahan yang dikenal sebagai paduan entropi tinggi, atau HEA.
Apa itu HEA dan CrCoNi?
Meringkas situs Berkeley Lab, CrCoNi adalah bagian dari kelas logam yang disebut HEA. Semua paduan yang digunakan saat ini mengandung proporsi yang tinggi dari satu elemen dengan jumlah elemen tambahan yang ditambahkan lebih sedikit, tetapi HEA dibuat dari campuran yang sama dari setiap elemen.
Campuran atom yang seimbang ini tampaknya memberi bahan-bahan ini kombinasi kekuatan dan elastisitas yang luar biasa tinggi saat ditekan, yang pada gilirannya membentuk “ketangguhan”.
HEA merupakan bidang penelitian yang menarik, bahkan sejak pertama kali dikembangkan 20 tahun lalu. Sayangnya, teknologi yang diperlukan untuk mendorong material hingga batasnya dalam pengujian ekstrem belum tersedia hingga saat ini.
Viskositas bahan ini di dekat suhu helium cair (20 kelvin, -253 Celcius, -424 Fahrenheit) setinggi 500 megapascal ke akar kuadrat meter. Dalam satuan yang sama, viskositas sepotong silikon adalah satu, badan pesawat aluminium di pesawat penumpang sekitar 35, dan ketangguhan beberapa baja terbaik sekitar 100,” ungkap Ritchie.
Penelitian Membutuhkan Waktu Hampir Satu Dekade
Menurut Ritchie, 500 adalah angka yang luar biasa. Dia dan George mulai bereksperimen dengan CrCoNi dan bahan paduan lainnya yang mengandung mangan dan besi (CrMnFeCoNi) selama hampir satu dekade.
Kedua sampel yang dibuat dari bahan paduan kemudian menurunkan bahan tersebut ke suhu nitrogen cair sekitar 77 kelvin atau -321 F. Hasilnya, mereka menemukan kekuatan dan ketangguhan yang mengesankan.
Proses ini melibatkan pemecahan material dan pengukuran tegangan yang diperlukan untuk menyebabkan retakan berkembang dan kemudian melihat struktur kristal sampel.
Atom dalam logam tersusun dalam pola berulang dalam ruang tiga dimensi. Pola ini dikenal sebagai kisi kristal, komponen berulang dalam kisi dikenal sebagai sel satuan.
Nah, kadang-kadang ditarik batas antara unit sel yang rusak dan yang tidak. Batas-batas ini adalah dislokasi, jadi ketika gaya diterapkan pada logam, ia bergerak dan memungkinkan logam berubah bentuk.
Semakin banyak dislokasi yang dimiliki logam, semakin mudah untuk dipalsukan. Penyimpangan pada logam dapat mencegah dislokasi bergerak, dan inilah yang membuat material menjadi kuat.
Jika dislokasi diblokir, material akan retak bukannya berubah bentuk. Ini berarti bahwa kekuatan yang tinggi seringkali menghasilkan kerapuhan yang tinggi.
Fasilitas yang Memadai, Staf dan Peralatan yang Dibutuhkan
Ritchie dan George ingin melanjutkan penelitian mereka dengan menguji rentang suhu helium cair.
Namun, fasilitas yang memungkinkan sampel pengujian stres di lingkungan yang dingin dan merekrut anggota tim dengan alat dan pengalaman analitis merupakan tantangan.
Belum lagi menganalisis apa yang terjadi pada materi di tingkat atom, itu butuh waktu lama lho detikers. Kisaran ini bisa mencapai hingga 10 tahun ke depan.
Tonton Video “4 Teknologi Mencoba “Melawan Kuasa Tuhan”
[Gambas:Video 20detik]
(aeb/fase)
