Perkembangan Material (Stone Age to Smart Material Age)

http://www.altecspace.it/wp-content/uploads/2012/04/Material-Science-2.jpg

Secara garis besar perkembangan ilmu material dalam sejarah peradaban manusia sejak zaman batu hingga zaman material canggih (smart material) atau material nano dapat digambarkan sebagai berikut:

Zaman batu, zaman perunggu, dan zaman besi pemanfaatan material baru terbatas pada “structural material” dimana material dipakai dengan apa adanya dan hanya terjadi sedikit rekayasa (rekayasa yang sederhana). Sedangkan pada zaman material sintetis dan zaman material canggih, pemanfaatan material sudah pada tingkat “functional material” yaitu material yang multifungsi.

Revolusi Industri (Manchester, 1950) yang ditandai dengan munculnya mesin uap, nylon, TNT, dan DDT memberikan dampak yang besar pada transisi material dari material struktural ke material fungsional yang dapat disebut sebagai evolusi material. Latar belakang ketersediaan alam yang berdampak pada keterbatasan produk, konsumsi rendah, dan keterbatasan wilayah juga menjadi faktor penting pada transisi ini.

Permasalahan pada pemanfaatan material dari material struktural dapat dipecahkan dengan munculnya material fungsional. Proses sintesis, memberikan peluang untuk dapat mengurangi eksploitasi bahan baku yang bersumber dari alam yang kenyataannya memiliki keterbatasan. Produk yang diciptakan dapat dihasilkan dalam skala besar. Faktanya, riset sintetik mengalami driving force oleh kebutuhan manusia sehingga dampaknya terabaikan. Tidak cukup sampai disitu material fungsional hingga saat ini mencapai era material canggih, yang juga menjadi solusi dari permasalahan yang timbul sebagai dampak negatif produksi material sintetis terutama pada lingkungan dan sumber energi. Selain itu, penciptaan material canggih juga dalam rangka memenuhi kebutuhan manusia akan material-material yang praktis.

Material canggih (smart material) atau material nano berkembang dengan mengambil contoh atau hikmah dari alam. Sebagai contoh perbandingan sebagai berikut:

Properties	Concorde	Tree
Type of reactor	Super jet combution	Fitoplasma
Energy resources	Fuel	Solar
Reactor dimension	Meterscale	Nanoscale
Reactor efficiency	40%	100%
Enviromental impact	Polution (CO, NOx, etc)	Clear

Dari tabel tersebut kita dapat membandingkan reaktor material sintetis dengan material alam yang berskala nano. Fitoplasma dengan menggunakan sumber energi matahari mampu menghasilkan efisiensi kerja sebesar 100% sehingga pada reaktor ini tidak berlaku Siklus Carnot, selain itu reaktor ini tidak memberikan dampak negatif terhadap lingkungan. Trends era nanoteknogi merupakan era back to nature, dengan melihat kenyataan bahwa alam memberikan banyak keuntungan pada manusia, begitupun material nano diharapkan dapat memberikan banyak keuntungan.

Suatu material disebut material canggih (cerdas) bila telah mengalami modifikasi dari material sintetik yang meliputi:

·         -Small space, ukuran material cerdas haruslah kecil (skala nano) untuk memenuhi syarat kepraktisan dan pemanfaatan terhadap sifat-sifat materi berskala nano.

·         -Renewable energy resources, penggunaan energi dalam produksi dan pemanfaatan material nano adalah energi yang terbarukan. Sebagai contoh, matahari merupakan sumber energi terbesar di jagad raya.

·         -High efficient process, prosesnya haruslah berefisiensi tinggi, seperti contoh diatas, reaktor fitoplasma dapat menghasilkan efisiensi 100% sehinnga Siklus Carnot tidak berlaku disini. Energi yang digunakan seluruhnya dihasilkan sebagai kerja.

·         -Green produk, produk material canggih ramah terhadap lingkungan. (Kuliah Nanomaterial, Dr. Yateman A.)