Tuesday 5 May 2009

Baja pelindung Canggih (NEWS)

Published: 27 January 2009 12:10 PM

Source: The Engineer

Bahan pelindung yang sangat kuat akan memiliki proses manufaktur yang lebih mudah dan lebih murah dengan penemuan proses baru dalam pembuatan baja yang dikembangkan oleh MoD research facility.

Sebuah tim yang terdiri dari ilmuwan di Defence Science Technology Laboratory (DSTL) bekerja sama dengan Corus, telah mengembangkan jenis baja pelindung yang baru dan canggih yang disebut sebagai Bainit Super. Material ini dibuat melalui suatu proses yang disebut sebagai pengerasan isothermal. Melalui metode ini sebuah baja dipanaskan hingga mencapai temperatur 1.000^oC, didinginkan dengan media air hingga mencapai temperature 250^oC, kemudian ditahan pada temperatur tersebut selama enam jam sebelum didinginkan hingga mencapai tempertur kamar. Hasil akhir dari proses perlakuan ini adalah material baja dengan kekerasan yang sangat tinggi dan bebas retak.

“Baja dengan kekerasan yang sangat tinggi lainnya perlu didinginkan secara cepat (quenched) dan ditemper serta cnderung membutuhkan elemen – elemen tambahan tertentu untuk menghindari terjadinya retak selama proses.” Peter Brown, kepala tim peneliti DSTL, mengatakan. “proses konvensuional ini cukup efektif, namun lebih mahal, rumit dan membutuhkan lebih banyak energi daripada proses pembuatan bainit super yang kami kembangkan.”

Baja, sebuah larutan padat antara unsur besi dan karbon, telah menjadi tulang punggung perkembangan industri di masa modern selama ini. Brown mengatakan bahwa ilmuwan, pada awal pertengahan abad yang lalu, menemukan bahwa pemanasan, pendinginan, dan penambahan elemen – elemen lain seperti silicon dan mangan, akan mengubah konfigurasi atom besi pada baja. Pada bainit, konfigurasi atom – atom besi tersusun secara lebih longgar atau terbuka anatara satu dengan yang lain, yang bebeda dengan pada fase austenit dimana atom – atom besi tersusun secara labih rapat atau tertutup antara satu dengan yang lain,” Brown menambahakan. ”Baja bainit super sebagian besar akan terdiri dari fase bainit, tetapi juga mengandung sejumlah fase austenit.”

Beliau menjelaskan bahwa kadar karbon yang tinggi pada bainit super, dan proses perlakuan temperature rendah yang tidak biasa, akan mengakibatkan performa mikrosturkturnya sangat halus. “konsekuensinya, material ini akan sangat keras, yang mana menjadikannya sebagai salah satu pilihan baja pelindung,” dia menambahkan.

Brown menyatkan bahwa baja bainit super, saat ini, masih berada pada level eksperimental. “Jika dan ketika material ini telah tersedia secara komersial, maka material tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan pelindung pada berbagai jenis peralatan pertahanan militer.” Dia menambahakan.

Sejumlah aplikasi sipil, mulai dari limusin hingga furnitur anti peluru, juga dapat memnafaatkan material ini. Material pelindung terhadap balistik juga harus memberikan kemudahan baik dari sisi biaya maupun proses pembuatannya. “bahan pelindung yang mahal dan sulit proses pembuatannya akan tidak berguna bagi siapapun,” Brown menyatakan. “Bainit super akan memiliki harga jual yang lebih murah, namun dengan kemampuan yang lebih baik.”

Beliau menambahkan bahwa banyak dari biaya dan kerumitan proses pembuatan baja bainit super berkurang dengan pemanfaatan software dari Universitas Cambridge. Produksi skala besar sementara dengan menggunakan simulasi software Corus, saat ini menunjukkan bahwa industri baja bainit super ini dapat mulai dibangun di Inggris. Apabila dilihat dari perspektif kebutuhan sistem pertahanan dan ketersediaan suplai material yang aman, Inggris sangat startegis untuk pengembangan industri pelindung baja berkekuatan tinggi.

Selama mengisi seminar di Universitas Cambridge, Brown mendiskusikan tentang penambahan “lubang – lubang’ pada pelindung baja. Keberadaan lubang – lubang ini ia yakini mampu memberikan manfaat yang lebih pada pelindung baja dalam mengantisipasi serangan balistik. Dia menyatakan bahwa triknya adalah dengan menganggap lubang – lubang ini lebih sebagai mata pisau melingkar. Ketika sebuah peluru menghantam mata pisau ini, peluru tersebut akan dipantulkan dan akan berubah bentuk dari sebuah proyektil yang tajam menjadi sebuah fragmen yang tumpul. Penggunaan lubang – lubang ini juga dapat mengurangi berat dan mencegah penyebaran retak. Hasilnya, pelindung baja dari bahan bainit super yang mengandung lubang – lubang tersebut akan lebih efisien.

Brown dan timnya di sisi lain juga sedang mengembangkan studi proses manufaktur terhadap material – material berperforma tinggi lainnya. Kolsterising, memiliki keistimewaan, merupakan proses baru yang dikembangkan oleh perusahaan Bodycote untuk meningkatkan kekerasan permukaan dari baja tahan karat (Stainless steel).

Ini merupakan cara baru dimana kadar karbon pada permukaan baja austenit ditingkatkan untuk mencaai kekerasan permukaan yang lebih tinggi. Material yang dihasilkan, walaupun lebih tipis dari kertas tisu, akan memiliki kekerasan dua kali lipat dibandingkan baja bainit super pada ketebalan yang sama.

Brown menyebutkan bahwa kolsterising masih berada dalam proses eksperimental, dimana membutuhkan penelitian – penelitian yang lebih lanjut mengenai kecocokanannya untuk aplikasi bahan pelindung.

Mata Ngengat Meninspirasskan Penemuan Solar Cell Yang Lebih Efisien (NEWS)

Material photovaoltaic, yang mampu mengkonversikan sinar maatahari menjadi energi listrik, telah semenjak lama digembar-gemborkan sebagai solusi yang paling menjanjikan dalam menawarkan kemungkinan pengadaan kebutuhan energi listrik yang lebih murah di masa depan. Akan tetapi, kenyataannya di lapangan tidak demikian. Material ini lebih banyak mengubah cahaya matahari yang diterimanya sebagai panas daripada sebagai energi listrik. Hal ini berarti, photovoltaic belum mampu menyokong pengadaan energi yang lebih murah seperti yang diharapkaan. Saat ini, peneliti – peneliti dari Belanda sedang mengembangkan bahan pelapis (coating) yang mampu menahan terjadinya transformasi sinar matahari menjadi panas. Bahan coating ini berbasis teknologi struktur nano yang terispirasi dari mata seekor ngengat, dimana mampu mengurangi fenomena pemantulan cahaya matahari sehingga material photovoltaic bisa lebih efisien.

James Gomez Rivas beserta kolega-koleganya dalam tim Institute AMOLF dari Eindhoven, mengatakan bahwa teknologi “mata ngengat” mereka mempunyai kemampuan yang paling baik dalam kemampuannya mengurangi efek pemantulan cahaya dibandingkan material-material lainnya. Sebagai tambahan, beliau juga menuturkan bahwa timnya juga telah mengembangkan teknologi produksi bahan coating yang lebih ekonomis dan ramah lingkungan dimana juga mampu memberikan hasil coating dengan kepresisian ketebalan pelapisan yang tinggi.

Kita tahu bahwa seringkali ngengat mencari cahaya dalam kegelapan, namun mahluk ini tidak mampu menemukannya dalam jumlah yang cukup. Untuk memaksimalkan jumlah cahaya yang masuk ke matanya, sehingga membantunya dalam mencapai penglihatan yang lebih baik, mata ngengat dilengkapi selaput tipis berskala nano. Hal ini menjadi media yang efektif dimana indeks penghamburan caahaya dari mata negengat secara berkesinambungan meningkat ketika cahaya memasuki matanya, hingga cahaya tersebut mencapai saraf optiknya. Hasilnya, nilai indeks biasnya mendekati 1 pada permukaan bagian atas mata yang pertama kali menerima cahaya dan mendekati 3,4 pada permukaan bagian bawah. Hal ini berarti hanya sedikit cahaya yang dipantulkan kembali oleh mata ngengat.

Terisnpirasi oleh striktur bio ini, Gomez Rivas dn rekan – rekannya meniru pola kerja selaput mata ngengat tersebut dengan membuat kawat – kawat nano dengan panjang yang berbeda – beda, dimana kemudian menciptakan sebuah metamaterial yang mempunyai karakteristik optik yang dapat berubah secara bertahap berdasarkan fungsi jarak. Tim ini telah melaporkan sekitar setengah tahun yang lalu, bahwa melalui penelitian tersebut diketahui terjadi sebuah pengurangan pemantulan cahaya yang signifikan melebihi sebuah lebar jangkauan cahaya dan pengaruh sudut penembakan cahaya. Hingga sekarang, hal ini masih menjadi misteri, apakah efek ini merupakan hasil dari peningkatan transmisi cahaya, atau hanyalah akibat dari penghamburan dan penyerapan cahaya pada kawat – kawat nano.

Saat ini, tim melakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan batangan nano gallium phospid (GaP) di atas substrat GaP, kemudian mengukur nilai transmisi dan pemantulan cahaya secara simultan. Ternyata, penggunaan metode ini mengakibatkan cahaya yang ditransmisikan lebih dominan dibandingkan yang diserap maupun yang dipantulkan.

Material Komposit Untuk Kapal Selam Modern (NEWS)

Published: 11 February 2009 09:30 AM

Source: The Engineer

Dengan penggunaan material komposit, kapal selam – kapal salam masa depan akan memiliki biaya perawatan yang lebih murah, kemapuan bermanuver yang lebih baik dan kemungkinan peningkatan kemampuan untuk tidak terdeteksi radar musuh. Begitulah pemikiran insinyur – insinyur di Universitas Oxford saat ini, dalam penelitian tentang penggunaan material – material alternatif sebagai pengganti bahan metal pada lambung kapal selam.

Komposit merupakan material yang dibuat dari pencampuran dua bahan atau lebih yang secara struktural akan memiliki sifat-sifat terbaik dari elemen-elemen penyusunnya. Dalam suatu proses teknik tertentu, komposit akan lebih kuat dan lebih kaku dibandingkan logam. Apabila dibandingkan dengan baja dan alumunium, pada nilai kekuatan yang sama, komposit memiliki berat yang lebih ringan dan ketahan terhadap korosi yang lebih tinggi. Komposit menjadi perbincangan yang menarik dalam dunia angkatan laut akhir – akhir ini, karena komposit diketahui lebih stabil terhadap perlakuan – perlakuan eksternal dan internal, serta memiliki stabilitas yang lebih tinggi memepertahankan buoyancy effect (kemampuan mengapung secara alami) dimana dibutuhkan dalam sistem pertempuran yang lebih kompleks pada kapal selam – kapal selam generasi masa depan. Angkatan laut – angkatan laut dari seluruh dunia telah meningkatkan kerjasaama penelitian di bidang material guna menciptakan teknologi – teknologi kapal perang yang baru. Hal ini merupakan kebutuhan guna mengurangi biaya perawatan.

Dr. Vito Tagarielli, salah satu peneliti dalam proyek ini yang juga merupakan ahli material komposit di Oxford, sebelumnya telah meneliti penggunaan beberapa jenis komposit pada kapal perang. Keberhasilan penelitiannya pada aplikasi kapal perang kemudian membawanya pada keyakinan bahwa kesuksesan serupa juga akan mampu dicapai dalam aplikasi pada kapal selam.“Pada kapal perang, komposit menunjukkan kemampuan yang lebih baik dibandingkan material logam yang selama ini digunakan, terutama dalam kemaampuannya menahan efek ledakan.” Beliau menuturkan.

Tim dari Oxford ini yakin bahwa di masa depan, komposit akan menggantikan penggunaan paduan nikel – alumunium – perunggu yang selama ini digunakan sebagai bahan pada komponen – komponen vital kapal selam, misalanya pada katup selubung kapal selam. Paduan nikel – alumunium – perunggu digunakan pertama kali pada aplikasi kapal selam pada sekitar tahun 1960-an, setelah material paduan ini menunjukkan kekuatan, ketangguhan, dan ketahan terhadap impak (pembebanan secara tiba – tiba/benturan) yang lebih baik dibandingkan pada material logam yang sebelumnya digunakan sebagai standar bahan persenjataan. Kelebihan paling utama dari paduaan nikel – alumunium – perunggu ini adalah ketahan korosi yang lebih baik.

“Ketika Anda memiliki sebuah aplikasi material logam yang mengalami kontak secara langsung dengan air laut, Anda akan membutuhkan banyak tenaga dan biaya untuk melakukan pengecekan terhadap korosi/karat.” Tagarielli mengatakan. ”Terdapat kamapuan yang lebih baik dalam hal penghematan biaya perawatan dari material komposit karena material ini memiliki hubungan yang lebih baik dengan lingkungan air laut.

Komposit juga mampu meringankan masalah biaya operasional perjalan kapal selam mengingat penggunaan paduan nikel – alumunium – perunggu selama ini yang memiliki densitas yang tinggi, mengakibatkan kapal selam sangat boros dalam konsumsi bahan bakar. Tim Oxford berharap mampu mengembangkan struktur komposit baru dengan arsitektur serat dan hybrid yang mampu menambah ketahanan kapal selam dalam melakukan penyelaman labih lama dan lebih dalam lagi, serta punya ketahan yang lebih terhadap ledakan dalam laut. Riset akan dimulai dengan mencapai terlebih dahulu pemahaman yang matang mengenai bagaimana respon material komposit terhadap efek peregangan yang tinggi ketika menyelam dalam air.

Sebelumnya, peneliti – peneliti Oxford telah mengembangkan metode pengujian yang mensimulasikan secara eksak perilaku material terhadap pembebanan berupa ledakan. Tim peneliti akan menempatkan sampel kecil material komposit pada sebuah ujung tabung yang berisi media air. Sebuah piston luncur kemudian ditempatkan pada ujung tabung yang lain. Dengan sebuah torpedo kecepatan tinggi, sebuah proyektil akan ditembakkan pada tabung sehingga tercipta suatu gelombang ledakan pada air dalam tabung yang akan menghantam sampel komposit. Dengan nmenggunakan kamera berkecepatan tinggi, tim Oxford akan mengobservasi deformasi (perubahan bentuk) yang terjadi pada sampel komposit dan menghitung efek yang diakibatkan oleh gelombang ledakan tersebut. Pengujian akan dilakukan terhadap sejumlah sampel yang sebelumnya telah diberi variasi perlakuan lama waktu perendaman dalam media air laut. Dari penelitian ini akan dapat ditentukan pengaruh (jika ada) lama perendaman dalam media air laut terhadap sifat ketahanan terhadap ledakan dari material komposit. Dengan tambahan bantuan simulasi Komputer, Tagarelli optimis bahwa timnya akan mampu menemukan struktur material komposit yang optimal dalam jangka waktu lima tahun ke depan.

“Terdapat banyak kemungkinan mengenai struktur komposit yang optimal yang mampu direkomendasikan melaui penelitian ini,” Tagarielli menyatakan, “termasuk di dalamnya struktur penguat komposit 3D dan struktur komposit sandwich”. “Struktur sandwich”, Tagarielli menambahkan, “merupakan dua plat yang dipisahkan dengan material yang lebih lunak, misalanya foam”. “Terdapat sejumlah literatur yang menytakan bahwa pada nilai berat sampel komposit yang sama, struktur sandwich memberikan nilai kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan struktur kmposit yang solid”. Tagariaelli menyatakan. Tujuan dasar dari penelitian ini adalah menemukan material alternatif yang lebih ringan dan lebih kuat dibandingkan logam. “Kami berharap bisa menemukan material alternatif pada aplikasi kapal selam yang lebih ringan sehingga mampu meminimalkan inersia dan memaksimaalkan akselerasi dimana kemudian membuatnya lebih mudah bermanuver”. Tagarielli menyatakan.

Penggunaan komposit juga mampu memberikan keuntungan dalam strategi perang modern. “Jika kapal selam dibuat dari bahan komposit, maka ia bisa tidak terdeteksi oleh ranjau laut modern yang biasanya meledak apabila mendeteksi keberadaan tanda – tanda magnetik atau akustik yang spesifik yang berada di dekatnya”. Tagrielli menyatakan.

Proyek lima tahun Universitas Oxford ini, akan dimulai pada bulan April ini dengan dana sebesar £ 690.000 EPSRC yang diterima sebagai dukungan dari Departemen Pertahan dan Defence Science and Technology Laboratory. Selain itu, proyek ini juga mendapatkan dukungan dari Partner – partner industri termasuk BAE Systems Advanced Technology Centre, Rolls – Royce Naval Marine, Materials Modelling NPL dan Weidlinger Associates.

Klasifikasi Material

Material solid secara umum dibagi ke dalam lima jenis, yaitu logam, keramik, polimer, semikonduktor dan komposit. Apabila pengklasifikasiannya didasarkan pada jenis ikatan antar atomnya, maka hanya akan terdapat material – material yang termasuk ke dalam kelompok logam, keramik, dan polimer. Apabila klasifikasi material ditinjau dari kemampuan konduktivitasnya maka akan terdapat tambahan: golongan material semikonduktor. Ditinjau dari segi struktur, terdapat jenis material tambahan yaitu material komposit.

Logam

Material – material dalam kelompok ini disusun oleh satu atau lebih unsur logam (misalnya besi, alumunium, tembaga, titanium, emas, dan nikel), dan juga seringkali mengandung unsur non logam (misalnya karbon, nitrogen dan oksigen) dalam jumlah yang relatif kecil. Atom – atom pada logam dan paduannya mempunyai ciri – ciri tersusun secara sangat teratur, dan apabila dibandingkan dengan keramik dan polimer susunan antar atom – atomnya cenderung lebih rapat. Karakteristik susunan antar atomnya yang khas ini, kemudian disebut sebagai ikatan logam. Material logam memiliki nilai elektron bebas yang tinggi, dimana berarti terdapat sejumlah besar elektron yang tidak terikat pada inti atom sehingga bisa bergerak bebas. Sifat – sifat dari material logam yang khas ini dapat dijelaskan melalui karakterisitik elektronnya tersebut. Yang paling utama, yaitu apabila diamati dari sifat logam yang merupakan penghantar listrik dan panas yang baik. Selain itu susunan atom material logam yang teratur membuatnya tidak mampu ditembus oleh cahaya sehingga tidak tembus pandang seperti halnya kaca. Permukaan material logam akan mengkilap apabila dipoles. Sebagai tambahan, beberapa jenis logam (Fe, Co, Ni) juga memiliki sifat magnetik yang kuat.

Mengenai sifat mekaniknya, material logam cenderung bersifat cukup kaku dan kuat, ulet (ductile = dapat mengalami deformasi atau perubahan bentuk tanpa mengalami patah) sehingga punya kemampuan mampu dibentuk (formability) yang baik (misalnya melalui penempaan, pengerolan, dll), dan mampu menerima pembebanan secara tiba – tiba tanpa mengalami patah (shock resistance). Sifat – sifat tersebut membuat logam mempunyai jangkauan aplikasi yang sangat luas dalam dunia industri hingga saat ini.

Keramik

Keramik merupakan perpaduan antara unsur – unsur logam dan non logam yang kemudian membentuk suatu senyawa yang umumnya termasuk ke dalam jenis oksida, nitride, dan karbida. Sebagai contoh, beberapa keramik yang umumnya dikenal yaitu alumunium oksida (alumina atau Al₂O₃), silicon dioksida (silika atau SiO₂), silicon karbida (SiC), silikon nitride (Si₃N₄). Sebagai tambahan, juga terdapat beberapa material keramik yang termasuk ke dalam kelompok keramik tradisional seperti mineral – mineral, lempung, cement, batu bata, dan kaca. Grafit dan intan juga dimasukkan ke dalam kelompok keramik.

Keramik biasanya dihubungkan dengan istilah “ikatan campuran”-sebuah kombinasi dari ikatan kovalen, ionic, dan terkadang metalik. Terdiri dari deretan atom – atom yang saling berhubungan satu sama lain, dan tidak ada molekul yang terpisah. Karakteristik ini membedakan keramik dari padatan molekular, seperti kristal iodine (tersusun dari molekul I₂ yang terpisah) dan paraffin wax (tersusun oleh rantai panjang molekul alkana). Selain itu es, dimana tersusun dari molekul terpisah H₂O, juga termasuk ke dalam kelompok ini walaupun memiliki perilaku seperti keramik.

Sifat mekanik dari material keramik adalah kaku, kuat dan sangat getas (brittle),

Polimer

Polimer merupakan molekul makro yang dibentuk oleh atom – atom yang terikat secara kovalen membentuk suatu satuan molekul yang disebut mer, dan kemudian satuan molekul ini tersambung dengan kelompok – kelompok mer sejenis yang lain, membentuk suatu rantai yang panjang dan berulang. Sebagian besar polimer merupakan senyawa organik berbasis karbon, hydrogen, dan unsur – unsur non metal lainnya seperti sulfur/belerang (S) dan klorin (Cl). Karakteristik Ikatan antar rantai molekul polimer sangat mempengaruhi karakteristiknya. Struktur cross linking (ikatan silang) dari rantai polimer merupakan kunci dari proses vulkanisasi yang dapat mengubah karet alam yang awalnya belum memiliki fungsi aplikasi menjadi produk yang berguna dalam ekhidupan sehari – hari seperti misalnya ban mobil yang membuat bepergian dengan sepeda menjadi lebih nyaman. Istilah polimer dan plastik seringkali dipertukarkan. Padahal sebenarnya, plastik merupakan kombinasi dari polimer – polimer yang biasanya juga diberi bahan tambahan lain untuk memenuhi kemampuan dan penampilan yang diinginkan.

Semikonduktor

Semikonduktor merupakan satu-satunya kelas material yang dibedakan berdasarkan sifatnya. Material ini biasanya didefinisikan sebagai material yang memiliki konduktivitas listrik pertengahan, antara konduktor yang baik dan insulator. Konduktivitasnya sangat tergantung dari banyak sedikitnya jumlah bahan pengotor/tambahan pada bahan yang mana hal inilah yang menjadi kunci pembuatan produk IC (integrated circuit).

Mengapa Perlu Mempelajari Ilmu Dan Teknologi Material

Adakalanya, akan lebih memudahkan apabila membagi disiplin ilmu dan terknologi material ke dalam dua sub divisi, yaitu ilmu material (material science) pada satu sisi, dan teknologi material (material engineering) pada sisi yang lain. Bidang keilmuan material mencakup investigasi mengenai keberadaan hubungan antara struktur material dengan sifatnya. Pada sisi lain, teknologi material, dengan didasarkan pada hubungan antara struktur material dengan sifatnya tersebut, merupakan upaya merancang dan memanipulasi struktur material guna menghasilkan suatu produk material dengan sifat – sifat tertentu. Apabila dilihat dari perspektif fungsional, secara sederhana, peranan ilmuwan material adalah untuk mengembangkan dan mensintesa material – material baru, sedangkan teknisi material punya andil dalam menciptakan produk atau sistem baru dengan menggunakan material yang telah tersedia atau mengembangkan teknik – teknik pegolahan material.

Hal yang kemudian juga menjadi bagian penting dari bidang ini adalah istilah “struktur” dan “sifat material”.

“Struktur” material bisa memiliki berbagai definisi. Akan tetapi, pada dasarnya, “strukktur” selalu berhubungan dengan susunan komponen – komponen internal material. Dalam konteks ini, pengertian struktur akan berbeda – beda tergantung pada level ukuran komponen material yang diacu. Struktur pada level sub atomik, dikenalkan sebagai berbagai karakteristik elektron di dalam suatu atom secara individu, serta interaksi dengan nukleusnya (pusat atom). Pada level atomik, struktur dijelaskan sebagai atom – atom atau molekul – molekul yang membentuk kelompok secara relatif antara satu dengan yang lainnya. Pada tingkatan pengertian struktur yang lebih tinggi, struktur merupakan pengelompokan dari kelompok atom – atom atau molekul – molekul, dalam skala besar yang kemudian disebut sebagai skala mikroskopis. Kegiatan – kegiatan struktur material pada level ini dapat diamati dengan bantuan mikroskop. Selanjutnya, ketika struktur dapat diamati secara langsung oleh mata telanjang (visual), maka tingkatan struktur ini disebut struktur makroskopis.

Pengertian “sifat material” dapat dijelaskan melalui hubungan antara material dengan lingkungan di sekitarnya. Dalam suatu kegiatan aplikasi, semua material akan memberikan respon – respon tertentu terhadap suatu perlakuan eksternal yang diberikan. Misalnya, spesimen material yang diberikan suatu pembebanan akan mengalami deformasi (perubahan bentuk), sebuah material yang permukaannya dipoles akan mampu memantulkan cahaya, material logam yang ditempatkan pada lingkungan yang korosif dalam jangka waktu tertentu akan megalami korosi. Sebuah “sifat material” menggambarkan besarnya tanggapan material terhadap perlakuan spesifik yang dibebankan. Pada umumnya, pengertian sifat material kemudian dibuat independen terhadap faktor dimensi (ukuran dan bentuk).

Sifat – sifat material tersebut kemudian dikelompokkan ke dalam enam kategori berbeda, didasarkan jenis perlakuan yang diberikan. Ke enam kategori tersebut yaitu : sifat mekanik, elektrik, termal, magnetik, optik, dan deterioratif. Untuk masing – masing jenis sifat material ini terdapat sebuah tipe atau ciri karakteristik dari kemampuan material dalam memberikan respon terhadap sebuah rangsangan perlakuan. Sifat mekanik, mengacu pada terjadinya perubahan – perubahan bentuk material sebagai akibat adanya sebuah aplikasi pembebanan mekanik, misalnya ditunjukkan melalui nilai modulus elastisitas, kekutan tarik, dan lain sebagainya. Sifat elektrik, seperti misalnya konduktivitas atau konstanta dielektrik, media stimulusnya adalah medan listrik. Perilaku yang unik dari berbagai jenis material solid ketika mendapat rangsangan termal, dapat diukur misalnya melalui kapasitas panas atau konduktivitas termal. Sifat magnetik dapat dilihat dari respon material terhadap medan magnet. Pada sifat optik, stimulusnya dapat berupa elektromagnetik atau radiasi cahaya, dimana kemudian direpresentasikan sebagai nilai index refraksi (penghamburan) atau reflektivitas (pemantulan). Terakhir, sifat deterioratif mengacu kepada reaktivitas kimia material.

Sebagai tambahan terhadap istilah “strukur” dan “sifat” seperti yang dijelaskan di atas, terdapat dua istilah penting lainnya yang seringkali menjadi perbincangan dalam bidang ilmu dan teknologi material. Kedua istilah tersebut yaitu “proses” dan “performa”. Ke empat istilah ini (struktur, sifat, proses dan performa) kemudian membentuk suatu kesatuan hubungan. Struktur suatu material yang terbentuk akan tergantung terhadap bagaimana material tersebut sebelumnya diproses. Struktur material yang terbentuk kemudian akan mempengaruhi sifat dari material. Performa material dalam suatu aplikasi merupakan suatu fungsi dari sifat – sifat material.

Proses → struktur → sifat → performa

Pada taraf aplikasi hampir semua ilmuwan dan teknisi, baik itu dari bidang permesinan, sipil, kimia, atau kelistrikan, pada suatu waktu akan selalu dihadapkan pada permasalahan perancangan yang melibatkan pertimbangan terhadap material. Sebagai contoh, misalnya dalam suatu perancangan sistim transmisi gear, struktur bangunan, komponen – komponen pada perlengkapan pengolahan minyak bumi, atau pada sebuah chip integrated circuit (IC). Tentu saja, ilmuwan dan teknologi material merupakan spesialis dalam kasus ini.

Seringkali, permasalahan material biasanya merupakan upaya menentukan material mana yang paling tepat dalam suatu aplikasi, diantara sekian banyak variasi material yang tersedia. Terdapat beberapa kriteria yang kemudian mendasari pengambilan keputusan. Pertama kondisi aplikasi harus bisa dikenal, yang kemudian akan diketahui material dengan sifat seperti apa yang akan dibutuhkan dalam aplikasi tersebut. Dalam suatu peristiwa yang sangat jarang terjadi, material akan memiliki kombinasi sifat yang maksimum atau ideal. Hal ini memungkinkan pentingnya untuk mempertukarkan sifat yang satu dengan sifat yang lain untuk mendapatkan sifat terbaik. Contoh klasik dari permasalahan ini adalah pada pembahasan tentang kekuatan dan keuletan. Pada sebagaian besar kasus, material yang memiliki kekuatan (strength) yang tinggi akan memiliki keuletan (ductility) yang rendah, begitu pula sebaliknya.

Kriteria kedua adalah kemungkinan adanya sejumlah reaksi kimia yang terjadi selama kegiatan aplikasi berlangsung. Sebagai contoh, pengurangan kekuatan dan masa pemakaian secara signifikan perlengkapan – perlengkapan mesin bisa disebabkan karena pemakaian pada temperatur yang terlampau tinggi dan lingkungan yang korosif.

Kriteria terakhir yang tidak kalah penting yaitu pertimbangan ekonomi. Seringkali akan muncul pertanyaan mengenai berapa kemungkian biaya akhir yang dibutuhkan. Sebuah material barangkali akan memenuhi secaara ideal dari sisi karakteristik, namun memiliki biaya pengadaan yang terlampau mahal.