Admin akan menyempurnakan dan memindahkan artikel pada blog ini secara bertahap ke :
http://materimentor.blogspot.co.id/
http://materimentor.blogspot.co.id/
Key Word : Polymer, Self Healing, Material, Microcapsule
1. Ide Dasar Self-Healing
Ide dari self healing material timbul ketika manusia memperhatikan
bagian tubuh dari makhluk hidup baik itu hewan ataupun tumbuhan. Pada makhluk
hidup sel-sel yang terluka dapat menyembuhkan dan meregenerasi dirinya sendiri
ketika terjadi kerusakan. Hal yang paling mendasar pada ide self healing
polimer ini adalah mengacu pada kemampuan sel-sel makhluk hidup untuk
menyembuhkan luka seperti akibat goresan yang dilakukan oleh sel trombosit pada
manusia dan fungsi dari getah pada tumbuhan.
Gambar
1. Penyembuhan luka pada sel hewan
Material yang
dapat meregenerasi dirinya sendiri akan memperpanjang umur penggunaan dari
material tersebut. Kemampuan memperbaiki dan meregenerasi diri sendiri akan mengakibatkan material
mampu mengatasi kerusakan yang timbul pada dirinya sehingga material tersebut
akan mampu digunakan dengan jangka waktu yang relatif lebih lama dibandingkan
dengan material biasa yang tidak mampu menyembuhkan dirinya sendiri.
Self healing
polymer dapat dibedakan berdasarkan healing agentnya yaitu material yang
digunakan atau berfungsi sebagai agen yang sanggup meregenerasi polymer
tersebut. Berdasarkan healing agent self healing polymer dibedakan menjadi dua
jenis yaitu liquid phase healing agent dengan agen penyembuhnya berupa liquid
yang biasanya adalah pelarut dan solid phase healing agent yang menjadi agen
penyembuhnya dengan phasa solid.
2. Liquid Phase
Healing Agent
Model dari
liquid phase healing agent adalah diinspirasi dari kemampuan penyembuhan sel
pada hewan yang sanggup menyembuhkan diri dengan menggunakan trombosit yang
berfasa cair.
Gambar
2. Skema penutupan luka pada sel hewan
Inspirasi
penutupan luka dengan mengguanakan sel darah yang berupa cairan digunakanlah
katalis sebagai matriks dari komposit pada polimer yang akan dijadikan self
healing polimer. Penempatan matriks katalis ini diharapkan akan sanggup menutup
luka pada polimer ketika terkena goresan
dengan mengasumsikan ketika polimer kesayat atau mengalami kerusakan,
kerusakan ini akan memecah matriks katalis sehingga pelarut keluar dan menutupi
kerusakan yang akan menyebabkan polimer di seitar tempat terjadi kerusakan akan
bereaksi akibat inisiasi oleh katalis sehingga polimer akan sanggup
menyembuhkan dirinya sendiri.
Gambar
.Penyambuhan polimer PCs oleh katalis NaCO3
Penempatan matriks katalis memeliki
beberapa tipe diantaranya adalah :
a 2.1 Microcapsule/ROMP Systems
Sistem penempaan katalis dengan menggunakan microcapsul adalah dengan
dengan membungkus katalis menggunakan kapsul-kapsul berukuran mikro yang
kemudian ditempatkaan pada polimer sebagai matriks.
Gambar 3.
Skema penyembukan pada microcapsul system
Sistem
microkapsul ini sanggup memperbaiki polimer ketika terjadi kerusakan. Penyembuhan diri pada suhu kamar
menghasilkan 45% penyembuhan
pada 80◦ C meningkat pemulihan ke lebih dari 80 %. Sistem dengan
microcapsul ini memiliki kelebihan yaitu dengan lebih mudahnya membuat
microkapsul polimer dibandingkan sistem yang lainnya tetapi sistem ini juga
memiliki kelemahan yaitu tingkat penyembuhan yang lebih kecil dibandingkan
dengan sistem lainnya yang diakibatkan oleh microkapsul yang ukuran mikro dan
tersebar di dalam polimer dengan mengandung jumlah katalis yang sedikit untuk
setiap mikrokapsulnya sehingga ketika terjadi kerusakan katalis yang merupakan
agen yang akan memperbaiki kerusakan tersebut berjumlah sedikit sehingga
tingkat penyembuhannyapun lebih sedikit. Pada suhu yang relatif lebih tinggi
kemempuan penyembuhannya meningkat karena
suhu membantu reaksi pembentukan ikatan polimer baru, tetapi pada suhu
yang sangat tinggi malah akan merusak seluruh bagian polimer karena polimer
yang umumnya menggunakan agent phase merupakan polier jenis termoplastik
sehingga tidak memilikimketahanan panas yang tinggi.
2.1 Hollow tubes or fibers
Sistem penempaan katalis dengan menggunakan hollow tube or fiber adalah
dengan dengan membungkus katalis menggunakan tabung berukuran mikro yang
ditempatkaan pada polimer sebagai matriks.
Gambar 4. Skema penyembukan pada hollow
tube atau fiber system
Sistem hollow
tube ini sanggup memperbaiki polimer ketika terjadi kerusakan. Penyembuhan diri pada suhu kamar
menghasilkan 88%. Sistem dengan hollow tube ini memiliki kelebihan
yang lebih baik dari sistem microcapsul, yang disebabkan oleh bentuk matriks
penyimpan katalis berbentuk tabung sehingga jumlah katalis yang akan membantu
polimer untuk menutupi kerusakan jauh lebih banyak datipada sistem microcapsul
sehingga sanggup menyembuhkan kerusakan dengan lebih baik, serta matriks
memiliki luas penampang yang lauh lebih besar daripada sistem microcpsul
sehingga kemungkinan matriks akan ikut tersayat ketika terjadi kerusakan akan
lebih besar dibandingkan dengan sistem micricapsul. Pada suhu yang relatif
lebih tinggi kemempuan penyembuhannya meningkat karena suhu membantu reaksi pembentukan ikatan polimer
baru, tetapi pada suhu yang sangat tinggi malah akan merusak seluruh bagian
polimer karena polimer yang umumnya menggunakan agent phase merupakan polier
jenis termoplastik sehingga tidak memilikimketahanan panas yang tinggi.
2.3 Microvascular network
Sistem penempaan katalis dengan
menggunakan microvascular network adalah dengan dengan membungkus katalis
menggunakan tabung berukuran mikro dengan sistem tabung yang saling berhubungan
yang ditempatkaan pada polimer sebagai matriks, sistem ini meniru dari jaringan
penyembuhan dari makhluk hidup.
Gambar 5. Skema
penyembukan pada microvascular network system
Sistem microvascular network ini merupakan
pengembangan dari sistem hollow tube sehingga memiliki tingkat penyembuhan yang
sangat baik yang dikarenakan banyaknya kaalis yang akan membantu dalam
memperbaiki kerusakan dengan jumlah yang banyak serta menambah luas permukaan
matriks yang ditempatkan pada polimer sehingga meningkatkan kemungkinan ikut
terpotongnya matriks berisi katalis ketika terjadi kerusakan. Dibalik
kelebihannya yang sangat banyak sistem microvascular network ini memiliki
kelemahan yaitu kesulitan untuk mensintesis bahan karena kesulitan dalam
membuat matriks berbentuk tabung yang saling berhubungan satu sama lain.
3
Solid Phasa Agent (Heat Active)
Solid phasa
agent ini terinspirasi dari kemempuan tulang pada sel hewan yang mampu
menyembuhkan dirinya sendiri. Sistem solid phasa agent ini menggunakan agen
penyembuhan dalam phasa padat dan sering dikatakan sebagai heat active karena
kemampuan penyembuhannya akan aktif ketika adanya pengaruh panas.
Penggunaan solid
phasa ini memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan menggunnakan pasa
liquid peningkatan
stabilitas karena penghapusan fase cair sehingga ketahanan terhadap
panas yang lebih tinggi.
Sistem yang
digunakan dalam solid phasa dapat dibedakan menjadi dua yaitu thermally
remendable yang menggunakan ikatan lemah
pada polimer sebagai agen penyembuhan dan campuran thermoplastic dan termoset yang memanfaatkan sifat thermoplastic yang kurang
tahan terhadap panas untuk menyembuhkan kerusakan
yang terjadi.
a. 3.1 Thermally
remendable
Sistem ini menggunakan ikatan lemah pada gues polimer yang ditempatkan
pada host polimer sehingga ketika host polimer terpotong maka gues polimer yang
akan terputus bukanlah host polimernya karena memiliki ikatan yang lebih lemah
dan ketika terjadi peningkatan temperatur maka gues polimer tersebut akan
bersambung lagi dengan gues polimer lain yang masih bebas.
Gambar 8. Skema penyembuhan
sistem Thermally remendable
b. 3.2 Campuran thermoplastic / termoset
Sistem dengan mencampurkan anatara thermoset dengan thermoplastik adalah
dengan memanfaatkan sifat thermoplastik
yang tidak tahan panas untuk menyembuhkan kerusakan pada polimer.
Polimer denga sitem pencampuran thermo plastik dan thermoset ini ketika
mengalami kerusakan kemudian dipanaskan maka thermo plastik akan mengalami
melting sehingga mengisi ruang kosong pada bagian kerusakan tersebut sehingga
terisi dan ketika suhu kembali turun maka polimer akan mengeras kembali seperti
semula.
4. Aplikasi dari Self Healing Polymer
Penerapan dari self healing polimer sangat bermanfaat sekali diantaranya
adalah sebagai pelapis satelit luar angkasa sehingga kerusakan kecil yang
terjadi pada satelit akan sanggup diperbaiki oleh dirinya sendiri atau bahkan
dapat dikembangkan ban kendaraan yang sanggup menyembuhkan dirinya sendiri
sehingga ketika mengalami kebocoran akan sanggup menambal dirinya sendiri.
DAFTAR PUSTAKA
Akram, Muhammad N. 2011. Self-Healing Polymers as Smart Materials (A
Theoretical Overview). Islamabad : Institute of Space Technology (IST).
R. P.
Wool and K. M O’Connor, ‘‘Craze Healing in Polymer Glasses’’, Polym. Eng. Sci., 1981,
21, 970–977.
M. R.
Kessler, N. R. Sottos and S. R. White, ‘‘Self-healing Structural Composite Materials,
Composites, Part A: Appl. Sci. Manuf., 2003, 34(8), 743–753.