Ilmuwan Ungkap Cara Tingkatkan Kekuatan Dan Fleksibilitas Titanium

Ilustrasi(Freepik)

SIAPA nan tidak mengenal titanium? Logam ini terkenal bakal kekuatannya nan ringan dan tahan korosi. Dari rangka pesawat hingga perangkat medis, titanium menjadi bahan nan sering digunakan di beragam industri. 

Namun, tahukah Anda bahwa para ilmuwan baru saja menemukan langkah meningkatkan kekuatan titanium secara signifikan? Temuan ini apalagi melampaui campuran komersial nan ada di pasaran, dengan proses produksi nan lebih efisien dan murah.

Dikutip dari majalah Nature Communications nan terbit pada 1 April, tim peneliti dari Laboratorium Nasional Pacific Northwest, (PNNL) telah sukses memahami dan mengatur ulang nanostruktur titanium. Hasilnya, mereka sukses menciptakan campuran titanium nan lebih kuat dibandingkan material pada umumnya.

"Kami menemukan bahwa jika Anda melakukan proses panas tertentu pada sebuah titanium, Anda dapat menghasilkan campuran titanium nan lebih kuat sekitar 10%-15% dibandingkan menggunakan campuran komersial," kata Arun Devaraj, intelektual material di PNNL.

Awal Mula Penemuan 

Penemuan ini berasal dari rasa mau tahu para peneliti terhadap sifat mekanis campuran titanium berbiaya rendah nan sebelumnya dikembangkan PNNL. 

Dengan menggunakan mikroskop partikel canggih dan pencitraan tomografi atom, para peneliti bisa memandang dan memahami struktur nano titanium. 

Proses ini memungkinkan mereka mengatur ulang atom-atom pada tingkat nan sangat kecil. Selain itu, proses tersebut juga menghasilkan campuran dengan kekuatan dua kali lipat dibandingkan baja otomotif.

Sebagai informasi, enam tahun lalu, para peneliti di PNNL menemukan langkah baru untuk membikin titanium lebih ekonomis. Mereka menggunakan serbuk titanium hidrida sebagai bahan baku, lampau mengganti metode lama nan sempat memakai titanium cair. 

Pendekatan tersebut sukses dilakukan dengan memangkas waktu produksi hingga setengahnya. Selain itu, langkah ini juga dinilai lebih menghemat daya secara signifikan.

Bukan hanya itu, proses nan dikembangkan juga menjadi lebih sederhana dan efisien dibandingkan metode konvensional. 

Kini, teknologi tersebut dimanfaatkan oleh perusahaan Advance Materials Inc. (ADMA), nan memproduksi serbuk titanium hidrida untuk beragam industri seperti kedirgantaraan dan otomotif. 

Menurut Curt Lavender, mahir metalurgi di PNNL, metode ini memungkinkan produksi titanium dalam skala besar menjadi lebih murah dan mudah dilakukan.

Peran Perlakuan Panas

Seperti pandai besi modern, para intelektual di PNNL memanfaatkan perlakuan panas untuk memperkuat titanium. 

Mereka memanaskan campuran titanium hingga suhu 1.450 derajat Fahrenheit, lampau mendinginkannya secara cepat. Proses ini menciptakan struktur nano hierarkis sehingga meningkatkan kekuatan material. 

"Struktur ini memungkinkan kekuatan tarik Ti185 mencapai nyaris 1.700 megapascal, dua kali lipat kekuatan baja otomotif," jelas Devaraj.

Tim peneliti bekerja sama dengan Ankit Srivastava, asisten guru besar di Texas A&M University. Mereka mengembangkan model matematika sederhana untuk menjelaskan hubungan antara nanostruktur dan kekuatan material.

Sebagai contoh, aluminium adalah logam nan lebih murah. Jika nanostruktur campuran aluminium bisa disusun secara jenjang seperti titanium, perihal ini bakal membantu otomotif membikin kendaraan nan lebih ringan. Dengan begitu proses ini bakal mengurangi bahan bakar dan emisi karbon dioksida, serta mengurangi terjadinya pemanasan global.

"Jika kita dapat menciptakan nanostruktur hierarkis pada aluminium, industri otomotif bisa menghasilkan kendaraan nan lebih ringan dan irit energi," tambah Vineet Joshi, mahir metalurgi di PNNL.

Penelitian ini tidak hanya memperluas keahlian titanium, tetapi juga dapat membuka jalan bagi pengembangan jenis logam campuran lainnya. (Z-1)

(Sumber: Nature Communications, Science daily.com, Pacifict Northwest National Laboratory,  National Institutes of Health)