Diposting Sabtu, 23 April 2011 jam 3:01 pm oleh Evy Siscawati

Bahan yang bila tergores dapat diperbaiki dengan cahaya

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Sabtu, 23 April 2011 -


 

Sekarang bayangkan kalau anda dapat memperbaiki goresan ini sendiri – dengan cepat, dengan mudah dan murah … atau kalau anda dapat berjalan menembus pencucian mobil yang dapat mendeteksi hal ini dan goresan kecil lainnya lalu memperbaikinya seiring mobil anda bergerak menembusnya. Fantasi? Tidak lagi. Karena ada sebuah penemuan baru yang didetilkan dalam edisi 21 April jurnal Nature, dan digambarkan dalam wawancara dan simulasi video singkat : http://www.youtube.com/watch?v=h-fka0wfY8w

Sebuah tim peneliti di Amerika Serikat dan Swiss telah mengembangkan sebuah bahan berbasis polimer yang dapat menyembuhkan dirinya sendiri berkat bantuan tipe pencahayaan yang umum digunakan. Bahan yang disebut polimer metalo-supramolekuler ini mampu menjadi cairan sup yang mengisi rongga dan celah yang tersisa akibat goresan dan retakan ketika diletakkan dibawah sinar ultraviolet selama kurang dari satu menit dan kembali memadat.

“Ini adalah penelitian bahan cerdas dan transformatif,” kata Andrew Lovinger, direktur program polimer di Divisi Penelitian Bahan NSF. “Ia menunjukkan kelenturan dan kekuatan bahan polimer jenis baru untuk mengatasi masalah teknologi dan melayani masyarakat sambil menciptakan konsep ilmiah yang dapat diterapkan secara luas.”

Tim ini melibatkan para peneliti dari Universitas Case Western Reserve di Cleveland, Ohio, dipimpin oleh Stuart J. Rowan; Lembaga Adolphe Merkle di Universitas Fribourg di Swiss, dipimpin oleh Christoph Weder; dan Laboratorium Penelitian Angkatan Darat di Aberdeen Proving Ground di Maryland, dipimpin oleh Rick Beyer.

Para ilmuan memvisikan kalau penggunaan luas bahan yang dapat pulih kembali seperti penemuan mereka tidaklah jauh di masa depan, terutama sebagai pelapis barang konsumsi seperti mobil, lantai dan furnitur. Walaupun polimer mereka belum siap untuk dipasarkan, mereka menghargai kalau konsep mereka terbukti bekerja. Dan dengan ini, apa yang akan terjadi selanjutnya tinggal masalah produksi massa. Penemuan ini akan menjadi induk kemungkinan-kemungkinan penerapan komersil.

“Polimer ini memiliki sebuah Kompleks Napoleon,” jelas penulis perdana Stuart Rowan, profesor ilmu dan teknik makromolekuler dan direktur Lembaga Bahan Mutakhir di Universitas Case Western Reserve. “Dalam kenyataannya, mereka sangat kecil namun dirancang untuk berperilaku seolah mereka besar dengan mengambil manfaat interaksi molekuler lemah khusus.”

“Studi kami sesungguhnya studi penelitian dasar,” kata Christoph Weder, profesor bahan dan kimia polimer serta direktur Lembaga Adolphe Merkle. “Kami mencoba menciptakan bahan yang memiliki matriks sifat yang unik, yang memiliki fungsionalitas unik dan secara prinsip dapat sangat bermanfaat.”

Secara khusus, bahan baru ini diciptakan lewat mekanisme yang disebut rakitan supramolekuler. Berbeda dengan polimer konvensional, yang terdiri dari molekul panjang mirip rantai dengan ribuan atom, bahan ini terdiri dari molekul-molekul yang lebih kecil yang disusun menjadi rantai yang lebih panjang lagi dan mirip polimer menggunakan ion logam sebagai lem molekuler untuk menciptakan polimer metalo-supramolekuler.

Sementara polimer metalo-supramolekuler ini banyak berperilaku seperti polimer normal, ketika disinari dengan sinar ultraviolet tajam, struktur yang tersusun menjadi terlepas sementara. Hal ini mengubah bahan yang awalnya padat menjadi cair dan dapat mengalir dengan mudah. Saat cahaya dimatikan, bahan menyusun ulang dan memadat kembali; sifat aslinya ikut kembali.

Skema Polimer yang dapat sembuh secara optik. (Credit: Zina Deretsky, National Science Foundation, after Burnworth et al., Nature, April 21, 2011)

 

Menggunakan lampu seperti yang dipakai dokter gigi untuk menyembuhkan gigi keropos, para peneliti memperbaiki goresan-goresan pada polimer mereka. Dimanapun mereka menyorotkan berkas cahaya, goresan terisi dan lenyap, sangat mirip dengan luka yang sembuh dan tidak meninggalkan bekas di kulit. Sementara proses penyembuhan kulit terjadi selama beberapa hari atau bahkan beberapa minggu, polimer yang sembuh sendiri ini hanya butuh beberapa detik saja.

Sebagai tambahan, berbeda dengan tubuh manusia, kekokohan bahan ini tampak tidak berkurang walau digores berulang-ulang. Pengujian menunjukkan kalau peneliti dapat berulang kali menggores dan menyembuhkan bahan mereka di lokasi yang sama.

Lebih jauh, sementara panas menjadi cara menyembuhkan bahan ini untuk waktu yang lama, penggunaan cahaya memberikan keuntungan khusus, kata Mark Burnworth, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Case Western Reserve. “Dengan memakai cahaya, kami memiliki lebih banyak kontrol karena memungkinkan kami membidik hanya pada daerah rusak dan membiarkan bagian bahan lainnya tidak tersentuh.”

Para peneliti secara sistematis menyelidiki beberapa polimer baru untuk menemukan kombinasi optimal sifat mekanis dan kemampuan pemulihannya. Mereka menemukan kalau ion logam yang mengendalikan proses rakitan lewat interaksi kimia lebih lemah menjadi paling baik sebagai lem molekuler yang dapat disetel cahaya.

Mereka juga menemukan bahan yang dirakit dalam struktur mikro paling beraturan memiliki sifat mekanis terbaik. Namun efisiensi penyembuhan meningkat ketika urutan struktur berkurang.

“Memahami hubungan ini penting dalam memungkinkan kami meningkatkan usia pelapis yang dirancang untuk penerapan khusus, seperti jendela di lingkungan abrasif” kata Beyer.

Dan apa selanjutnya? Menurut Rowan, “Salah satu langkah kami selanjutnya adalah menggunakan konsep yang telah kami jelaskan disini untuk merancang pelapis yang akan lebih dapat digunakan dalam latar industri.”

Direktur film dan kurator seni Aaron Rose setidaknya benar ketika mengatakan, “Dalam cahaya yang tepat, di waktu yang tepat, segalanya menjadi luar biasa.” Polimer sembuh sendiri jelas luar biasa.

Penelitian ini didanai Laboratorium Penelitian Angkatan Darat Kantor Penelitian Angkatan Darat AS, Yayasan Sains Nasional AS dan Yayasan Adolphe Merkle.

Sumber berita :

National Science Foundation.

Referensi jurnal:

Mark Burnworth, Liming Tang, Justin R. Kumpfer, Andrew J. Duncan, Frederick L. Beyer, Gina L. Fiore, Stuart J. Rowan, Christoph Weder. Optically healable supramolecular polymers. Nature, 2011; 472 (7343): 334 DOI: 10.1038/nature09963

 

 

 

 

 

Evy Siscawati
Facts are the air of scientists. Without them you can never fly (Linus Pauling). Berjalan di pantai, dud dud, berjalan di pantai, dud dud (ESW).
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Fans Facebook

Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.