Language
Country/Area
No result found
Kerapuhan plastik yang diperkuat serat: Bagaimana kekuatan tinggi mengatasi delaminasi?
Dalam ilmu material, delaminasi mengacu pada terjadinya kegagalan berlapis pada material. Jenis kegagalan ini tidak hanya memengaruhi plastik yang diperkuat serat tetapi juga berbagai material seperti komposit laminasi dan beton. Delaminasi sering kali terjadi akibat struktur berlapis yang terbentuk selama pemrosesan, dan merupakan masalah umum pada plastik dan logam yang diproduksi menggunakan teknologi seperti baja yang dibentuk dengan rol atau pencetakan 3D.
Pada komposit laminasi, ikatan antar lapisan sering kali gagal terlebih dahulu, yang menyebabkan pemisahan antar lapisan.
Struktur plastik yang diperkuat serat biasanya terdiri dari material penguat berkekuatan tinggi (seperti serat karbon atau serat kaca) dan matriks polimer yang lebih lemah (seperti resin epoksi). Pada struktur ini, ketika beban tegak lurus terhadap lapisan tulangan diberikan, atau ketika beban geser diberikan, matriks polimer rentan terhadap keretakan, dan bahkan serat penguat dapat terlepas dari matriks polimer.
Untuk lebih memahami dampak delaminasi, mari kita beralih ke aplikasi umum lainnya: beton bertulang. Pada material ini, ketika korosi dekat permukaan tulangan logam terjadi, delaminasi beton akan terjadi. Saat logam yang teroksidasi bertambah volumenya, ia akan menciptakan tegangan saat ditahan oleh beton; ketika tegangan ini melebihi kekuatan beton, retakan akan terbentuk dan menjalar, menyebabkan beton permukaan terpisah.
Penanganan yang tidak tepat selama pemrosesan dapat menyebabkan delaminasi material. Jika permukaan beton terkelupas karena konstruksi yang tidak tepat, risikonya bahkan lebih tinggi.
Pada material padat, kegagalan struktur berlapis akibat penanganan yang tidak tepat bukanlah masalah yang berdiri sendiri, terutama dalam teknik manufaktur aditif (seperti proses pengendapan fusi), di mana celah antara lapisan termoplastik pendingin dan perbedaan suhu substrat pendingin juga dapat menyebabkan lapisan tersebut terpisah.
Metode deteksi
Menjelajahi cara yang efektif untuk mendeteksi delaminasi merupakan tugas penting dalam penelitian ilmu material. Saat ini, berbagai teknik pengujian nondestruktif tersedia untuk mendeteksi delaminasi dalam struktur, termasuk inspeksi visual, inspeksi perkusi, ultrasonik, radiografi, dan pencitraan inframerah. Inspeksi visual dapat digunakan untuk mendeteksi delaminasi pada permukaan dan tepi material, tetapi tidak dapat mendeteksi delaminasi yang tersembunyi di dalam material melalui pemotongan.
Deteksi ketukan menentukan keberadaan delaminasi berdasarkan perubahan suara dengan mengetuk material. Suara dering yang terang biasanya menunjukkan ikatan material yang baik, sedangkan suara yang tumpul dapat berarti ada yang salah.
Dalam penerapan material komposit laminasi, mendeteksi kejernihan suara merupakan metode yang sederhana dan efektif untuk mengevaluasi kondisi material. Akan tetapi, subjektivitas metode deteksi ini bergantung pada kemampuan pendengaran dan penilaian pemeriksa, dan perubahan desain komponen juga dapat memengaruhi nada suara, sehingga memengaruhi kesimpulan deteksi.
Metode uji ketahanan berlapis
Dalam proses penyelesaian masalah pelapisan, metode pengujian ketahanan juga sangat penting. American Society for Testing and Materials (ASTM) menyediakan serangkaian standar, termasuk uji adhesi lapisan, yang digunakan untuk mengevaluasi lapisan dan adhesinya ke substrat serta ketahanan terhadap delaminasi.
Pengujian lentur merupakan metode penting untuk menguji ketangguhan fraktur di antara kain dan sering digunakan dalam laminasi polimer yang diperkuat serat searah.
Selain itu, pengujian kekuatan geser interlaminar juga digunakan untuk mengukur kekuatan ikatan antara serat dan matriks. Dalam berbagai kondisi pembebanan, pengujian ini dapat membantu mengevaluasi potensi delaminasi dan memandu perbaikan material.
Tidak hanya itu, untuk material alami seperti kayu, kekuatan geser interlaminar juga memainkan peran penting. Misalnya, struktur panel lantai membuatnya rentan terhadap getaran sebagai respons terhadap deformasi.
Tantangan masa depan
Seiring kemajuan teknologi, para peneliti akan menghadapi tantangan yang semakin besar untuk meningkatkan kekuatan dan daya tahan material. Bagaimana cara mengatasi keterbatasan material yang melekat dan mencapai plastik yang diperkuat serat yang lebih stabil? Ini akan menjadi topik penelitian jangka panjang dan pertanyaan yang layak untuk dipikirkan secara mendalam.
