Paper Ilmu Bahan

Kegunaan Keramik Di Berbagai Bidang

Oleh :

Hajria Jabbar (081117014)

Amila Sofiah (081117022)

Zenny Nurhandinie P. (081117027)

PRODI TEKNOBIOMEDIK

DEPARTEMEN FISIKA - FAKULTAS SAINS & TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012

1 | P a p e r I l m u B a h a n K e g u n a a n K e r a m i k D i B i d a n g M e d i s

Penggunaan keramik sangatlah luas dewasa ini, baik dijumpai dalam

kehidupan sehari - hari. Keramik dibentuk dari pasir dan tanah liat seperti

batubata, gerabah dan benda seni lainnya.

Sekarang ini struktur keramik telah dibuat lebih baik dari pada dahulu,

yaitu dibuat semurni mungkin yang tahan terhadap temperatur tinggi dan

mempunyai struktur yang tangguh. Di bidang sains dan teknologi, keramik

sangatlah penting seperti di bidang komunikasi material, yakni digunakan sebagai

filter dan resonator, untuk komunikasi nirkabel (tanpa kabel), kamera focus

automatis (auto focus), dan sistem koreksi visi pada teleskop Hubble. Di bidang

kesehatan keramik digunakan untuk perbaikan, rekonstruksi dan penggantian

bagian tulang dan gigi serta bagian lembut (tissue) dari tubuh, yang sekarang ini

sangatlah mungkin dikembangkan menjadi bio-keramik.

Kegunaan Keramik di bidang Teknologi

Bahan keramik juga digunakan dibidang teknologi, salah satunya dalam

pembuatan nuklir. Hal ini disebabkan karena bahan keramik, selain tahan terhadap

suhu yang sangat tinggi, juga sekaligus penghantar panas yang sangat buruk.

Bahkan bahan keramik merupakan bahan satu-satunya yang tahan terhadap radiasi

nuklir, sehingga reaktor nuklir dimanapun menggunakan bahan keramik sebagai

pelindung, agar radiasi tidak menyebar kemana-mana karena sangat

membahayakan .

Dalam bidang teknologi kedirgantaraan maupun antariksa, ternyata

bagian-bagian tertentu dari pesawat terbang maupun pesawat luar angkasa terbuat

dari bahan keramik. Sebagai contoh, pesawat antariksa ulang alik Columbia dan

Discovery ternyata seluruh badan pesawat bagian luarnya dilapisi dengan mantel

yang tahan api yang terbuat dari keramik yang ringan (light refractory brick)

yang tahan terhadap suhu sangat tinggi. Tanpa dilapisi bahan keramik tersebut

maka pesawat antariksa tidaklah mungkin dapat terbang menjelajah luar

angkasa, karena ketika kembali ke bumi akan mengalami gesekan dengan atmosfir

yang mengakibatkan terjadinya suhu yang sangat tinggi itu.

2 | P a p e r I l m u B a h a n K e g u n a a n K e r a m i k D i B i d a n g M e d i s

Kegunaan Keramik di bidang Industri

Keramik dinilai dari propertinya. Kegunaan keramik beragam disesuaikan

dengan kemampuan dan daya tahannya. Keramik dengan sifat elektrik dan

magnetik dapat digunakan sebagai insulator, semikonduktor, konduktor dan

magnet. Keramik dengan sifat yang berbeda dapat digunakan pada aerospace,

biomedis, konstruksi bangunan, dan industri nuklir. Beberapa contoh penggunaan

keramik industri:

Peralatan yang dibuat dari alumina dan silicon nitrida dapat digunakan sebagai pemotong, pembentuk dan penghancur logam.

Keramik tipe zirconia, silicon nitrida maupun karbida dapat digunakan untuk saluran pada rotor turbo charger diesel temperatur tinggi dan Gas-

Turbine Engine.

Keramik sebagai insulator adalah aluminum oksida (AlO3). Keramik sebagai semikonduktor adalah barium titanate (BaTiO3) dan strontium

titanate (SrTiO3). Sebagai superkonduktor adalah senyawa berbasis

tembaga oksida.

Keramik dengan campuran semen dan logam digunakan untuk pelapis pelindung panas pada pesawat ulang-alik dan satelit.

Keramik biomedis jenis porous alumina digunakan sebagai implan pada tubuh manusia. Porous alumina dapat berikatan dengan tulang dan jaringan

tubuh.

Butiran uranium termasuk keramik yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Butiran ini dibentuk dari gas uranium hexafluorida

(UF6).

Keramik berbasis feldspar dan tanah liat digunakan pada industry bahanbangunan.

Keramik juga digunakan sebagai coating (pelapis) untuk mencagah korosi. Keramik yang digunakan adalah jenis enamel. Peralatan rumahtangga

yang menggunakan pelapisan enamel ini diantaranya adalah kulkas,

kompor gas, mesin cuci, mesin pengering.

3 | P a p e r I l m u B a h a n K e g u n a a n K e r a m i k D i B i d a n g M e d i s

Kegunaan Keramik di bidang Medis

Pada umumnya keramik tahan terhadap temperatur yang tinggi, kekerasan

yang sangat tinggi, massa jenis yang rendah dan mempunyai konduktivitas termal

yang rendah dari pada logam. Keramik tertentu juga mempunyai sifat yang dapat

menyesuaikan dengan keadaan tubuh (bio-compatibility). Oleh sebab itulah,

keramik ini juga dapat dijadikan pertimbangan bagi para ahli dibidang kesehatan

sebagai alternatif bahan pengganti bagian tubuh selain logam tahan karat

(stainless steels). Di mana dalam perkembangannya dapat digunakan untuk

bidang kesehatan seperti dalam pencangkokan tulang atau jaringan lunak dalam

tubuh manusia

Kelemahan dari keramik antara lain ialah terjadinya cacat (flaws), seperti

retak (cracks), ruang hampa (voids), terperangkapnya kotoran/udara (inclusion).

Dimana cacat ini akan mudah menyebar. Selain itu juga tidak mengalami

deformasi plastis, rentan terhadap retakan, serta tensile strength rendah..

Keutamaan dari keramik antara lain sangat keras dan rapuh (very stiff &

brittle), biocompatibilitas bagus (mempunyai kemampuan menyatu hal ini

dikarenakan keramik secara biologi mempunyai kemampuan untuk

mengoptimalkan biomineral), tahan lama (karena hard & hydrophilic), kekuatan

tekannya tinggi (high compressive strength), serta mudah pembuatannya (ease of

fabrication). Karena inilah keramik sangat cocok untuk pengganti tulang atau

aktivitas bedah (surgery activities),

Keramik dalam bidang medis telah banyak digunakan dalam ilmu

kedokteran gigi. Hal ini meliputi material untuk mahkota gigi, tambalan dan gigi

tiruan. Tetapi, kegunaannya dalam bidang lain dari pengobatan medis masih perlu

dikembangkan lagi bila dibandingkan dengan logam dan polimer. Hal ini

dikarenakan ketangguhan retak yang buruk dari keramik yang akan sangat

membatasi penggunaannya untuk aplikasi pembebanan. Seperti yang dijelaskan

sebelumnya, material keramik sedikit digunakan untuk pengganti tulang sendi

(joint replacement), perbaikan tulang (bone repair) dan penambahan tulang

(augmentation). Berikut ditampilkan macam macam keramik beserta

pengaplikasiannya di bidang medis.

4 | P a p e r I l m u B a h a n K e g u n a a n K e r a m i k D i B i d a n g M e d i s

Tabel : Macam macam keramik dan aplikasinya di bidang medis

Keramik Aplikasi di bidang medis

Alumunium Oksida Implan sendi, implan gigi, koklea

buatan

Zirconia Implan sendi

Kalsium Fosfat Graft tulang, pelapis implan sendi,

penyangga sel

Kalsium Sulfat Graft tulang

Karbon Pelapis kantup jantung, implant

tulang

Glass (kaca) Graft tulang, filler dental material

Salah satu material keramik lain selain dalam tabel di atas yang sering

digunakan adalah Hydroaxyapatit (HAp). Hydroaxyapatit mudah dijumpai di

alam, yaitu dalam bentuk batu karang (coral). Material ini mempunyai

keuntungan dapat menyesuaikan keadaan pada tubuh (biocompatible). Disamping

itu juga HAp, mempunyai kelemahan yaitu untuk fatik (fatigue), material ini tak

mampu menahan beban bila material ini digunakan dalam bentuk yang besar

(bulk) seperti dalam ilmu bedah tulang. Aplikasinya ialah sebagai bone filler

karena sifatnya yang baik dalam merangsang terbentuknya sel sel baru pada

tulang setelah bedah ortopedi.

5 | P a p e r I l m u B a h a n K e g u n a a n K e r a m i k D i B i d a n g M e d i s

Gambar. Sendi buatan yang terdiri dari polimer di permukaannya dan beberapa komponen yang

terbuat dari logam telah digantikan dengan material keramik untuk meningkatkan durabilitas dari

penggantian sendi.

Penggunaan keramik dalam bidang kesehatan gigi sudah cukup luas.

Bahan-bahan yang terdapat dalam keramik gigi antara lain alumina oksida yang

merupakan suatu oksida yang sangat kuat, boric oksida yang merupakan suatu

flux keramik, dan juga digunakan feldsfar, kaolin, silika, oksidalain, serta bahan

pewarna. Keramik gigi memiliki compressive strength yang tinggi, tensile

strength yang rendah, hardness yang tinggi serta mempunyai biokompatibilitas

yang baik. Bahan keramik gigi dapat digunakan dalam pembuatan inlay, onlay,

mahkota vinir, mahkota dan jembatan serta dental implan. Bahan keramik gigi

dalam penggunaannya mempunyai beberapa kelebihan meliputi adaptasi yang

baik terhadap jaringan mulut, dapat dibentuk sesuai anatomis gigi, memiliki sifat

translusen, estetis baik, tidak toksik, tidak larut dalam cairan mulut.