Material Teknik - Pesawat Terbang - Universitas Dirgantara

Berikut adalah **deskripsi materi** dari file *"02. Material"* untuk mata kuliah **Material Teknik**:

---

# **Deskripsi Materi – Material Teknik (Bab 2)**

Materi ini membahas konsep dasar tentang **material**, **teknik material**, klasifikasinya, perkembangan teknologi material, dan aplikasinya di berbagai bidang, termasuk **industri sipil**, **kedirgantaraan**, dan **militer**. Tujuannya adalah memberikan pemahaman kepada mahasiswa mengenai hubungan antara **struktur, sifat, pemrosesan, dan kinerja** material dalam berbagai penerapan teknik.

---

## **1. Tujuan Pembelajaran**

Setelah mempelajari materi ini, mahasiswa diharapkan mampu:

* Memahami **struktur atom** berdasarkan konsep atom Bohr dan teori mekanika kuantum.
* Menjelaskan berbagai **jenis ikatan** pada material: ionik, kovalen, logam, hidrogen, dan van der Waals.
* Menghubungkan **sifat material** dengan jenis **ikatan antar-atom** yang dimilikinya.

---

## **2. Pengertian Material dan Teknik Material**

### **a. Apa itu Material?**

* Material adalah **segala sesuatu** yang ada di sekitar kita, kapan saja, dan dalam kondisi apa pun.
* Dalam teknik, kemampuan suatu produk, mesin, atau struktur **sangat bergantung pada sifat material** penyusunnya.

### **b. Apa itu Teknik Material?**

* Teknik material mempelajari **hubungan antara struktur, sifat, pemrosesan, dan kinerja material**.
* Tujuannya adalah **mendesain dan mengeksploitasi material** agar sesuai dengan kebutuhan desain dan fungsi.
* Struktur material dapat dilihat pada berbagai skala:

* **Nano structures** → Susunan atom & molekul.
* **Microscopic structures** → Terlihat menggunakan mikroskop.
* **Macroscopic structures** → Dapat diamati langsung tanpa alat.

---

## **3. Hubungan Pemrosesan – Struktur – Sifat – Kinerja**

Perbedaan sifat material disebabkan oleh **struktur internal** dan **cara pemrosesan**. Contohnya pada tiga bentuk karbon:

| **Jenis Karbon** | **Struktur** | **Sifat Utama** |
| ------------------------ | ------------------- | -------------------------------- |
| **Grafit** | Heksagonal berlapis | Lunak, hitam, konduktivitas baik |
| **Intan** | Kubik kovalen | Transparan, sangat keras |
| **Buckminsterfullerene** | Bola nano | Larut, berwarna merah |

Perbedaan **struktur kristal** dan **ikatan antar-atom** menyebabkan variasi sifat fisik, mekanik, dan kinerja akhir material.

---

## **4. Klasifikasi Material Teknik**

### **a. Material Logam**

* Konduktor panas & listrik yang baik.
* Kuat, ulet, dan dapat dideformasi.
* Contoh: **baja, aluminium, tembaga, emas, perak**.

### **b. Material Polimer**

* Terdiri dari karbon, oksigen, dan hidrogen.
* Ringan, fleksibel, dan konduktivitas listrik rendah.
* Contoh: **plastik, karet, pelapis interior pesawat**.

### **c. Material Keramik**

* Senyawa antara logam & nonlogam.
* Isolator panas & listrik, tahan suhu tinggi, tetapi **getas**.
* Contoh:

1. MATERIAL TEKNIK 02. MATERIAL FAKULTAS TEKNIK DIRGANTARA DAN INDUSTRI UNIVERSITAS DIRGANTARA MARSEKAL SURYADARMA BUDI AJI WARSIYANTO

2. TUJUAN PEMBELAJARAN Memahami struktur atom sesuai dengan konsep atom Bohr dan teori mekanika kuantum Menjelaskan ikatan ionik , kovalen , logam , hidrogen , dan van der Waals pada material Menghubungkan sifat material dengan ikatan antar -atom

3. KONTEN Apa itu Material? Apa itu Teknik Material? Klasifikasi Material Material Masa Depan Material Militer

4. Apa itu Material?

5. Apa itu Material? Engineer tidak dapat membuat barang baru tanpa memperhitungkan sifat material yang digunakan . Kemampuan mesin atau struktur bergantung pada sifat material yang menyusunnya . Material adalah sesuatu yang ada di mana saja , kapan saja , dan dalam keadaan apa saja .

6. Apa itu Teknik Material?

7. Apa itu Teknik Material? “Teknik Material” mempelajari hubungan antara struktur , sifat , pemrosesan , dan kinerja material , serta mengeksploitasi hubungan tersebut sehingga dapat menghasilkan suatu produk yang memiliki sifat yang sesuai dengan desain .

8. “ Struktur ” material berhubungan dengan susunan komponen dalam suatu material. Struktur material dalam skala atom terdiri atas atom , elektron , atau molekul ( nano structures ). Struktur material terdiri atas gabungan kelompok atom , disebut microscopic structures ( bantuan mikroskop ). Struktur mikroskopik akan bergabung menjadi sesuatu yang dapat dilihat tanpa bantuan alat , disebut macroscopic structures . Apa itu Teknik Material?

9. Apa itu Teknik Material?

10. Apa itu Teknik Material?

11. Apa itu Teknik Material? Respons material terhadap stimulus disebut “ sifat ” Contoh : Kawat tembaga bengkok ketika diberi beban ; Rambu lalu lintas bercahaya ketika terkena sinar lampu ; Gelas kaca pecah ketika terjatuh .

12. Apa itu Teknik Material? Kawat tembaga bersifat plastis ; Stiker / cat pada rambu lalu lintas bersifat fosforesensi ; Gelas kaca bersifat getas.

13. Apa itu Teknik Material? Struktur dari suatu material bergantung dari cara pemrosesannya dan akan menentukan sifat material. Kinerja suatu material merupakan fungsi dari sifat material itu sendiri .

14. Hubungan Pemrosesan - Struktur -Sifat-Kinerja Bentuk karbon karena perbedaan struktur Grafit berstruktur heksagonal berlapis dan padat sehingga berwarna hitam dan relatif lunak karena ikatan antar lapisannya merupakan ikatan sekunder yang tidak kuat

15. Hubungan Pemrosesan - Struktur -Sifat-Kinerja Intan berstruktur kubik dengan ikatan kovalen yang terarah sehingga menjadi transparan dan sangat keras

16. Hubungan Pemrosesan - Struktur -Sifat-Kinerja larutan buckminsterfullerene yang berwarna merah karena berstruktur bola dalam bentuk partikel nano yang dapat larut

17. Hubungan Pemrosesan - Struktur -Sifat-Kinerja Ketiga jenis karbon berbeda dalam struktur kristal dan ikatan antar-atomnya , menyebabkan perbedaan sifat fisik ( warna ) dan sifat mekanik ( kekerasan ). Ketiga jenis karbon dapat memiliki perbedaan struktur karena diproses secara berbeda . Sifat fisik dan mekanik yang berbeda menyebabkan kinerja ketiga material berbeda .

18. Ruang Lingkup Material Teknik

19. Klasifikasi Material

20. Klasifikasi Material Konvensional : logam , polimer , dan keramik . Didasarkan pada susunan atom dan kimiawi . Selain itu , terdapat jenis material komposit , semikonduktor , dan biomaterial.

21. Material Logam Memiliki konduktivitas listrik dan termal yang baik serta tidak tembus cahaya . Memiliki kekuatan yang cukup tinggi , tetapi cukup ulet ( dapat dideformasi / diubah bentuk ). Contoh : besi , baja , aluminium , tembaga , emas , perak , dan lain-lain.

22. Material Polimer Material yang termasuk polimer adalah plastik dan karet . Umumnya , polimer merupakan senyawa organik dengan unsur dasar berupa karbon , oksigen , dan hydrogen. Polimer umumnya ringan ( memiliki massa jenis yang rendah ) dan sangat fleksibel ( mudah diubah bentuk ).

23. Material Keramik Senyawa antara unsur logam dan nonlogam . Senyawa material keramik dalam bentuk senyawa oksida (Al2O3, ZnO2, MgO, dan lain-lain), nitrida ( AlN , TiN , dan lain-lain), karbida ( SiC , WC, dan lain-lain), dan senyawa lainnya . Contoh : gelas atau kaca , semen, dan keramik yang terbuat dari lempung . Isolator panas dan Listrik yang baik , tahan terhadap temperatur tinggi , serta keras , tetapi getas.

24. Material Komposit Gabungan lebih dari satu macam material. Contoh : fiberglass, terdiri atas serat gelas ( keramik ) sebagai penguat di dalam material polimer . Komposit didesain untuk memperoleh efek sinergis dari sifat-sifat material penyusunnya . Fiberglass didesain agar memiliki kekuatan yang cukup tinggi ( kontribusi dari material kaca ), tetapi memiliki fleksibilitas yang cukup baik ( kontribusi dari material polimer ).

25. Biomaterial Biomaterial mencakup material yang ditanamkan ( implant ) ke dalam tubuh manusia sebagai pengganti bagian tubuh yang rusak atau sakit . Material logam , polimer , keramik , komposit , atau semikonduktor dapat dipakai sebagai biomaterial. Baja tahan karat yang dilapis titanium merupakan contoh biomaterial yang dimanfaatkan sebagai bahan tulang pinggul buatan .

26. Biomaterial

27. Material Masa Depan

28. Mampu “ merasakan ” perubahan lingkungan dan merespons perubahan tersebut ( mirip dengan makhluk hidup ). Contoh : material sensor ( mendeteksi sinyal input ), shape memory alloys , dan keramik piezoelektrik . Shape memory alloys adalah suatu jenis logam , di mana bentuknya dapat kembali pada bentuk semula jika temperatur diubah / kembali ke temperatur awal ( pembentukan ). Keramik piezoelektrik akan memuai bila ada beban dan pemuaian ini menghasilkan medan listrik , sehingga dapat dipakai sebagai sensor beban pada lift atau mesin uji tarik . Material Cerdas

29. Material Cerdas

30. Nanoteknologi Perkembangan teknologi material menunjukkan bahwa material dapat didesain satu per satu dari atom atau molekul (0,2 nm) untuk membentuk struktur material baru sesuai kebutuhan .

31. Nanoteknologi Nano merupakan ukuran dalam skala 10 –9 m. Contoh : partikel yang dimasukkan ke dalam lapisan filter kaca kendaraan bermotor sehingga tidak mengurangi sifat tembus pandang kaca , tetapi memiliki kemampuan untuk menyerap sinar ultraviolet.

32. Material Militer

33. Material Militer Spesifikasi khusus material militer : Military Specification ( MIL-SPEC ) Spesifikasi khusus yang lebih rinci , mencakup desain , proses fabrikasi serta persyaratan lainnya : Military Detailed Specification ( MIL-DTL ). Standar yang digunakan pada peralatan militer , material penyusunnya maupun pengujiannya : Military Standard ( MIL-STD ).

34. Material Militer MIL-STD-810: uji ketangguhan komputer pada lingkungan ekstrim. Menguji sebuah komputer dapat dioperasikan dengan aman setelah : Dijatuhkan beberapa kali dari ketinggian 1,3 m Dikejutkan dengan 3 guncangan pada 3 sumbu selama 18 kali Dipakai pada ketinggian 70.000 kaki serta kecepatan dekompresi akibat penurunan ketinggian 7.000 kaki per menit , pada siklus kejut temperatur , yaitu -40°C selama 3 hari , kemudian dinaikkan ke temperatur 70°C selama 3 hari lagi , sambil menaikkan kelembaban dari 5% pada hari pertama menjadi 90 % di hari ketiga .

35. Material Militer

36. Material Militer Kendaraan tempur / taktis butuh material tahan peluru untuk badan atau lantainya . Material tahan peluru : permukaannya dapat memecah ujung peluru dan bagian dalamnya mampu menyerap energi kinetik peluru . Baja tahan peluru ( armor steel ) memiliki kekerasan dan ketangguhan yang tinggi ( MIL-DTL-46100 dan MIL-DTL-12560 ). Komposisi baja diperkaya dengan unsur paduan kromium , nikel , molibdenum , titanium, mangan dan unsur lainnya serta diberi perlakuan panas khusus meliputi pengerasan dan temper.

37. Material Militer Kekerasan armor steel : 500–700 BHN (Brinell Hardness Number). Baja karbon rendah untuk kendaraan biasa : 125-200 BHN.

38. Material Militer Pesawat militer menggunakan komposit berbasis polimer sebagai bahan badan, sayap dan ekornya untuk mengurangi berat dan radar cross-section untuk menjadikan pesawat bersifat siluman ( stealth ). Jenis serat yang dipakai pada komposit antara lain adalah serat karbon dan kevlar . Saab JAS 39 Gripen

39. Material Militer Pengurangan berat material akan meningkatkan efisiensi pemakaian bahan bakar dan meningkatkan daya angkut . Selain menggunakan komposit berbasis polimer , pelapisan dengan cat Radar-Absorbent Material (RAM) juga dapat meningkatkan sifat siluman .

40. Material Militer Selain komposit laminate , yang juga dipakai pada pesawat militer adalah komposit sandwich ( struktur inti dengan berat jenis rendah dan diapit dua lapis kulit di bagian luar ). Sandwich Laminate

41. Material Militer Inti yang dipakai dapat berupa honeycomb atau busa poliuretan , sementara kulit terbuat dari komposit serat bermatriks polimer atau lembaran aluminium.

42. Material Militer Rompi dan helm anti peluru umumya terbuat dari material komposit serat bermatriks polimer . Serat yang banyak dipakai : Kevlar, Aramid dan Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE).

43. Material Militer Selain menggunakan motif kamuflase , tekstil yang dipakai pada pakaian dan ransel juga diberi pewarna penyerap gelombang infra merah sehingga tidak terdeteksi oleh sensor CCD ( charge-coupled device ) pada peralatan night-vision .

44. Latihan

45. Latihan Coba perhatikan lingkungan sekeliling Anda di mana pun Anda berada saat ini . Sebutkan komponen , benda , atau barang yang ada di sekitar Anda yang termasuk : Logam Polimer Keramik Komposit Material cerdas Biomaterial

46. Apabila Anda menjumpai sebuah pohon , maka coba amati . Termasuk jenis material apa saja bagian-bagian dari sebuah pohon ? Medium Tank Harimau produksi PT. Pindad . Salah satu komponennya adalah roda rantai . Jelaskan jenis material yang umum dipakai sebagai kepingan roda rantai ( track link )! Dikumpulkan paling lambat pada 4 Oktober 2024 pukul 20.00 WIB Latihan

47. " Pikiran bukanlah bejana yang harus diisi , tetapi api yang harus dinyalakan “ Plutarch