July 13, 2020

Omicron Indonesia

Aktual dan Terpercaya

Ilmuwan NUST MISiS Rusia Temukan Material Paling Tahan Panas

Foto : Gakindo

Ilmuwan NUST MISiS Rusia Temukan Material Paling Tahan Panas

Bandung, Omicron Indonesia – Material tahan panas saat ini banyak dilirik oleh berbagai industri karena manfaatnya yang cukup luas. Material ini biasanya digunakan untuk kebutuhan tertentu. Material ini biasanya digunakan pada tungku pemanas pabrik, bagian resistance heating element serta hot working tool.

Kegunaan Material Tahan Panas

Selain itu, material ini diaplikasikan pada sistem gas turbine engine pesawat serta konsep bearing suhu tinggi pada stationary turbine engine. Pesawat ruang angkasa juga memerlukan material ini untuk ketahanan creep (kegagalan mekanik yang diakibatkan pengaplikasian pada suhu tinggi, meskipun beban yang diterima tidak ditambahkan).

Sebuah material dikatakan tahan panas apabila material tersebut dapat mempertahankan kualitas karakteristiknya .(tensile, thermal, vibratory,  dan ketahanan terhadap oksidasi) saat mengalami suhu yang tinggi. Material tahan panas juga mampu menahan beban pada pengoperasian yang mendekati titik lelehnya dan menahan degradasi akibat korosi atau beban mekanik.

Material tahan panas terdiri dari logam yang dipadukan dengan unsur lain untuk menghasilkan senyawa yang sesuai dengan kebutuhan operasi suhu tinggi. Selain material bahan panas seperti hafmium karbida dan besi nikel kromium yang sudah Omicronians ketahui. Para ilmuwan yang berasal dari National University of Science and Technologi (NUST) MISiS Rusia berhasil mengembangkan material paling tahan panas dari material tahan panas yang pernah dibuat.

Penemuan Material Tahan Panas Baru

Sekelompok ilmuwan tersebut mengembangkan bahan keramik dengan titik leleh tertinggi di antara senyawa yang saat ini banyak diketahui. Kombinasi unik dari sifat fisis, mekanis, dan termal yang dimiliki material ini menjanjikan untuk digunakan dalam komponen pesawat yang paling panas. Seperti nose fairings, mesin jet, dan tepi sayap depan tajam yang beroperasi pada suhu di atas 2.000 derajat celcius. Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di Ceramics International sebagaimana yang dilansir oleh PHYS ORG.

Badan antariksa terkemuka seperti NASA dan ESA, serta agensi asal Jepang, Cina, dan India berperan aktif dalam pengembangan  pesawat ruang angkasa yang sifatnya reusable. Dimana pesawat tersebut akan mengurangi biaya pengiriman orang dan kargo ke orbit secara signifikan, serta mengurangi interval waktu antar penerbangan.

“Saat ini, hasil yang signifikan telah dicapai dalam pengembangan perangkat pesawat tersebut. Misalnya, mengurangi rounding radius dari tepi sayap depan yang tajam menjadi beberapa sentimeter mengarah pada peningkatan yang signifikan dalam daya angkat dan kemampuan manuver, serta mengurangi hambatan aerodinamik. Namun, ketika keluar dari atmosfer dan saat masuk kembali, pada permukaan sayap pesawat ruang angkasa, suhu yang teramati sekitar 2000 derajat celcius mencapai 4000 derajat celcius di bagian paling ujung. Oleh karenanya, untuk  pesawat seperti itu , sebuah pertanyaan muncul terkait dengan penciptaan dan pengembangan material baru yang dapat bekerja pada suhu tinggi, “kata Dmitry Moskovskikh, kepala NUST MISiS Center for Constructional Ceramic Materials.

Baca Juga : Startup Asal Yogyakarta Ciptakan Taksi Terbang Pertama didunia

Metode Penelitian

Tujuan para ilmuwan NUST MsiS ini adalah untuk menciptakan material dengan titik leleh tertinggi dan sifat mekanik yang tinggi. Sistem triple hafnium-karbon-nitrogen dan hafnium karbonitrid (Hf-CN) dipilih  karena para ilmuwan dari Brown University (AS) sebelumnya telah memperkirakan bahwa Hf-CN memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Serta material ini tahan terhadap oksidasi, serta peleburan titik tertinggi di antara semua senyawa (sekitar 4200 derajat celcius).

Namun, dengan menggunakan metode self-propagating high-temperature synthesis, para ilmuwan NUST MISiS berhasil mendapatkan material  HfC0.5N0.35 (hafnium karbonitrid) yang mirip dengan komposisi teoretis, dengan kekerasan tinggi 21,3 GPa, yang bahkan lebih tinggi daripada bahan baru  seperti ZrB2 / SiC (20.9 GPa) dan HfB2 / SiC / TaSi2 (18.1 GPa).

“Sulit untuk mengukur titik leleh suatu bahan ketika melebihi 4000 derajat. Oleh karena itu, kami memutuskan untuk membandingkan suhu leleh senyawa yang disintesis dengan hafnium karbida. Untuk melakukan ini, kami menempatkan sampel HFC dan Hf-CN terkompresi pada sebuah piring grafit berbentuk seperti halter, dan menutupi bagian atas dengan plat yang serupa untuk menghindari heat loss,” kata Veronika Buinevich, mahasiswa pascasarjana NUST MISiS.

Hasil Penelitian

Selanjutnya, mereka menghubungkannya ke baterai menggunakan elektroda molibdenum. Semua tes dilakukan dalam ruang hampa yang dalam. Karena penampang pelat grafit berbeda, suhu maksimum tercapai pada bagian tersempit. Hasil pemanasan simultan dari material baru HfC0.5N0.35 dan hafnium Karbid (HfC) menunjukkan bahwa karbonitrid memiliki titik lebur yang lebih tinggi daripada hafnium karbid.

Namun, saat ini titik leleh spesifik dari material baru tersebut di atas 4000 derajat celcius, dan tidak dapat ditentukan secara tepat di laboratorium. Di masa yang akan datang, tim ilmuwan dari NUST MISiS berencana untuk melakukan percobaan pada pengukuran suhu leleh dengan pyrometry suhu tinggi menggunakan laser atau hambatan listrik. Mereka juga berencana untuk mempelajari kinerja HfC0.5N0.35 yang dihasilkan dalam kondisi hipersonik, yang mana hal ini akan relevan untuk aplikasi lebih lanjut dalam industri dirgantara.

Baca Juga : Kacamata Pintar Dipakai Untuk Memerangi COVID-19