Material Maju dan Klasifikasinya

Nanoselulosa yang merupakan salah satu jenis biomaterial

Zona Material - Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan material dengan kemampuan yang mumpuni sangat dibutuhkan. Dengan munculnya revolusi industri jilid 4.0, para ilmuwan dan peneliti dituntut untuk menghasilkan material baru yang efektif dalam penggunaannya, efisien dalam proses pembuatan dan aplikasinya, dan ramah lingkungan. Jenis material ini disebut dengan material maju atau advanced material.

Material maju umumnya adalah jenis material yang memiliki kemampuan untuk digunakan pada teknologi tinggi maju. Maksud dari material yang berteknologi tinggi ini banyak digunakan pada alat-alat elektronik atau devais elektronik ditemukan pada laptop, computer, smartphone, dan semacamnya. Di lain hal, material maju ini juga dapat ditemukan pada sistem serat optik, pesawat komersial dan ruang angkasa, dan keperluan militer seperti roket dan alat pertahanan. Material maju juga saat ini banyak ditemukan di alat-alat industri dan kesehatan. Tentunya, material-material ini tergolong mahal karena tak hanya proses pembuatannya, begitu pula dengan kemampuannya. Berikut, empat kelas material maju.

Material Semikonduktor

Semikonduktor merupakan material yang memiliki sifat diantara konduktor listrik (seperti logam dan campurannya) dan material insulator (seperti keramik dan polimer). Karena sifatnya yang berada ditengah-tengah, maka semikonduktor banyak digunakan pada material sensor. Hal ini juga disebabkan karena sifat listrik dari material semikonduktor sangat sensitif pada lingkungan dan stimulus tertentu. Selain digunakan sebagai sensor, semikonduktor juga digunakan untuk bahan integrated circuit (IC) pada devais elektronik.

Biomaterial

Salah satu kebutuhan di revolusi industri 4.0 adalah material yang berkelanjutan atau sustainable. Material maju yang sustainable berarti material yang efisien dan efektif, dan ramah lingkungan. Tinjauan ramah lingkungan tak hanya diwujudkan dalam bentuk dapat didaur ulang, melainkan memiliki sifat tidak berbahaya bagi tubuh dan lingkungan. Tentunya, biokompatibilitas menjadi tolak ukur dan salah satunya adalah biomaterial.

Biomaterial saat ini sedang menjadi material yang menjanjikan di kalangan peneliti dan ilmuwan. Hal tersebut dikarenakan kebutuhan revolusi industri 4.0 yang melibatkan komponen implant ke dalam tubuh untuk berbagai hal, seperti mengganti sel, jaringan tubuh manusia pada bidang medis, dan bahkan untuk kebutuhan penggantian oran atau organs replacement. Dengan demikian, biomaterial haruslah memiliki sifat yang tidak berbahaya bagi tubuh yang mampu mengakibatkan reaksi biologis. Jenis-jenis biomaterial umumnya disintesis ataupun direkayasa berdasarkan komposisi bahan-bahan organik seperti Karbon (C), Oksigen (O), Hidrogen (H), dan Nitrogen (N).

Material Pintar atau Smart Material

Pernahkan para pembaca melihat atau mendengar sebuah material yang mampu kembali seperti bentuk semula setelah digunakan? Atau sebuah material yang digunakan untuk menahan laju pendarahan akibat luka, dan pada saat yang bersamaan ia mengembang untuk menutup luka? Atau bahkan setelah ia digunakan, material ini juga dapat digunakan berulang kali? Ya, itu disebut dengan material pintar, atau smart material, dan sering juga dikenal dengan istilah intelligent material.
Material pintar merupakan satu contoh dari advanced material. Ia dikategorikan dengan demikian karena mampu merespon perubahan dari lingkungan sekitarnya sehingga dapat diterapkan pada berbagai jenis fungsi. Karakteristik responsif ini juga sering digunakan tak hanya sebagai alat ukur, juga sebagai alat pengganti dan tindakan awal untuk hal-hal tertentu, sehingga sangat efektif untuk digunakan pada bidang medis khususnya. Di lain hal, material pintar sebenarnya dirancang berdasarkan komponen-komponen yang banyak ditemukan di tubuh makhluk hidup, seperti panca indera, sistem saraf motorik dan sensorik. Dengan demikian, secara konseptual, material pintar merupakan kombinasi antara material maju dan sederhana.

Jenis material maju seperti yang telah diuraikan sebelumnya memiliki sifat responsif, adaptif dan motorik. Jenis-jenis material ini umumnya dikenal dengan sebutan sensor atau detektor dan aktuator (karena hasil dari responnya diwujudkan dalam karakteristik motorik (pergerakan) dan adapatif). Perwujudan dari material aktuator dapat diobservasi dalam berbagai hal, termasuk diantaranya perubahan bentuk, posisi, pergerakan, dan mekanik (keretakan, fisis, dan komposisi atau densitas). Sebagai contoh dari material pintar adalah paduan berubah bentuk, keramik piezoelektrik, material rentan terhadap magnet, dan material responsif terhadap listrik seperti sensor cahaya (Light Dependent Resistor), kompas pada smartphone atau ponsel pintar, dan sel surya atau solar cell.

Material Nano atau Nanomaterial

Jenis lain dari material maju adalah material nano. Material ini sangat penting dalam kehidupan sehari-hari saat ini karena meningkatnya populasi yang berdampak pada kebutuhan ruang (space need). Nanomaterial sebenarnya dapat disintesis atau direkayasa dari jenis material sederhana seperti yang telah diuraikan pada artikel sebelumnya, yaitu logam, keramik, polimer dan komposit. Akan tetapi, perbedaannya bukan terletak pada komposisi bahan melainkan pada ukuran partikelnya yang berada pada rentang 10-100 nm.

Pentingnya kebutuhan material nano juga tak hanya didasari atas kebutuhan ruang. Berdasarkan ukuran partikel yang berdampak pada interaksi fisis dan kimawi, material nano memiliki kemampuan yang sangat menjanjikan. Sebut saja untuk kebutuhan pengolahan air terkontaminasi mikroorganisme seperti bakteri dan jamur, atau yang dikontaminasi oleh logam-logam berbahaya. Kehadiran ukuran partikel nano dapat difungsikan untuk menyaring mikroorgranisme dan logam-logam berbahaya tersebut, sehingga dapat dikonsumsi kembali. Hal ini sangat menjanjikan karena kebutuhan air di dunia meningkat seiring dampak perubahan iklim dan polusi air akibat aktivitas manusia dan industri.