Tiga 'Jimat' Ajaib Pengubah Dunia, Dari Silikon hingga Serat Karbon

Bahan alam titanium, serat karbon, dan silikon merupakan tiga bahan "ajaib" yang mampu membawa kemajuan pesat di berbagai bidang kehidupan. Dunia olahraga, kedirgantaraan, dan ruang angkasa serta bidang-bidang lain kini tergantung pada bahan-bahan spektakuler itu.

Artikel ini pertama tayang di Majalah Intisari pada Oktober 1994

---

Intisari hadir di WhatsApp Channel, follow dan dapatkan berita terbaru kami di sini

---

Intisari-Online.com -Agustus 1991 jutaan pemirsa di seluruh dunia, "tertahan" di depan TV menyaksikan tayangan final lari 100 m putra pada Kejuaraan Dunia Atletik ketiga di Tokyo, Jepang. Di ujung lintasan pada blok start tampak Carl Lewis dan Leroy Burrell. Begitu terdengar bunyi pistol, kumpulan pelari itu berpacu kencang bak peluru.

Sembilan koma delapan puluh enam detik kemudian Lewis sudah menyentuh ujung lintasan yang lain dan menggondol emas disusul Burrell dengan perbedaan waktu yang amat tipis.

Kemenangan Lewis barangkali merupakan hasil latihan yang tak kenal lelah. Namun bisa jadi keberhasilannya dibantu oleh sepasang sepatu seberat 115 g (kira-kira sama dengan berat setengah cangkir gula pasir), sementara Burrell yang dipecundangi dibebani sepatu seberat 130 g.

Apakah cuma gara-gara perbedaan berat sepatu saja, Lewis akhirnya unggul? Siapa pun boleh saja berdebat, namun dalam persaingan kelas dunia yang amat ketat, keuntungan sekecil apa pun bisa berbuntut pada keunggulan akhir.

Lepas dari siapa juaranya, sepatu lari itu bisa begitu ringan, antara lain berkat paku-paku di bagian sol sepatunya terbuat dari titanium. Bukan besi. Bahan logam alam yang berwarna abu-abu perak ini dikenal punya sifat ringan namun kuat.

Ternyata bila dilacak lebih jauh, kemajuan di berbagai cabang olahraga - yang terukur maupun tidak terukur - tak bisa dilepaskan dari 3 bahan alam yakni titanium, serat karbon, dan silikon. Namun ketiga bahan "ajaib" ini juga memberi sumbangan yang besar bagi kemajuan di bidang lain seperti kedirgantaraan dan ruang angkasa.

Lebih kuat daripada baja

Titanium yang berasal dari kata Titans (sebutan raksasa dalam mitologi Yunani) dikenal sebagai logam yang sangat ringan, kuat, dan tahan terhadap karat. Berat jenisnya (BJ) cuma 4,51 (setengah dari BJ timah dan nikel serta 60% dari BJ besi), tapi kekuatannya melebihi baja.

Berkat sifat-sifatnya yang demikian, titanium dipakai untuk bahan pembuat berbagai peralatan olahraga. Misalnya, tangkai dan kepala pemukul golf, raket tenis, kapak es, peralatan ski, kerangka sepeda, jam tangan penyelam, atau pakaian selam. Penggunaan titanium biasanya tidak berdiri sendiri tapi dicampur dengan logam atau bahan lain macam baja, besi, serat karbon, dsb.

Pada tangkai pemukul golf, pemakaian titanium memberi kombinasi ideal dalam hal kekuatan, keringanan, dan keseimbangan. Itulah sebabnya tangkai pemukul golf dari titanium bisa memukul bola lebih jauh tanpa harus menambah berat tangkai.

Penghematan berat pada tangkai ini lalu bisa dikompensasikan dengan penambahan pada bagian kepala yang bertujuan untuk menambah ketepatan bidikan bola.

Beberapa waktu sebelumnya, pada Februari 1992, Yonex memperkenalkan produk raket baru yang merupakan kombinasi antara titanium dan serat karbon. Raket tenis yang ringan dan lentur ini bisa mengeluarkan bola pelintiran sampai 40% lebih besar dibandingkan dengan raket biasa.

Sayangnya, harga peralatan olahraga dari bahan yang mengandung titanium ini tidaklah murah. Meski begitu para olahragawan dunia umumnya tidak mempersoalkan harga, yang penting bisa meningkatkan prestasi. Biasanya kalau peralatan itu sudah dipakai para atlet profesional, tidak lama kemudian akan segera disusul para peminat amatir.

Ditemukan pada 1789, titanium sebenarnya termasuk pendatang baru dalam kehidupan manusia. Semula ia dimasukkan dalam kelompok logam yang jarang ditemukan. Tapi kemudian diketahui cadangan logam ini amat berlimpah di bumi. Di alam, bijih logam ini ditemukan bercampur dengan bahan-bahan mineral lain.

Keunggulan untuk bertahan pada lingkungan yang ekstrem membuatnya selalu menjadi pilihan guna dipakai untuk bahan pembuatan pesawat atau wahana ruang angkasa.

Barangkali di satu saat nanti, bila manusia menghuni satelit Bulan, rumahnya pun terbuat dari bahan titanium. Karena terbukti pada permukaan Bulan banyak terdapat bahan ini seperti dilaporkan oleh awak misi pesawat Apollo 11 dan 12.

Titanium juga populer penggunaannya di bidang olahraga bahari. Sebuah perusahaan kimia di Jepang sedang mengembangkan pakaian selam yang revolusioner dengan menggabungkan bahan karet dan titanium.

Gabungan antara karet yang punya sifat mengisolasi panas, berat, dan padat dengan titanium ini bisa mengurangi ketebalan pakaian dari 5 mm menjadi 3,5 mm dan meningkatkan daya serap panas sampai 30%.

Serat karbon mahal

Sementara itu serat karbon yang punya sifat kuat, keras tapi ringan dengan berat jenis cuma 1,5 - 2 dipakai sebagai salah satu bahan pembuat mobil balap Formula 1, sepeda Tour de France, sampai pesawat Stealth AS yang menghebohkan itu.

Bahan ini juga elastis, tahan asam, penghantar panas rendah, mampu ditembus sinar X dan punya kekuatan 2 atau 3 kali lebih tinggi daripada aluminium.

Banyak orang mengatakan serat karbon merupakan bahan baru padahal sudah sejak lama digunakan dalam berbagai keperluan sebagai bahan standar.

Sejarah serat karbon bisa dilacak selama kurun waktu 1847-1931, ketika Thomas Edison menemukan lampu pijar. Waktu itu konon Edison memerintahkan pengiriman bahan dari Kyoto berupa bambu moso yang digunakannya untuk memproduksi karbon murni.

Ekstraksi serat karbon yang dilakukan Edison inilah rupanya yang menghasilkan lampu pijar pertama di dunia. Namun baru pada abad lain dunia mengakui kehebatan bahan itu.

Serat karbon yang sekarang digunakan terbuat dari serat yang biasa disebut dengan polyacrylonitrile (PAN) yang dikembangkan tahun 1969 oleh pabrik serat Jepang, Toray. PAN dibuat dari hasil pembakaran serat PAN pada suhu tinggi dalam tungku listrik.

Proses ini akan menghilangkan hampir semua bahan pencemar sehingga didapat kemurnian 98-99%.

Salah satu contoh pemakaian serat karbon adalah pada mobil sport terkemuka macam Jaguar, Ferrari, dan Lamborghini di mana bodinya menggunakan bahan carbon-fiber-reinforced-plastic (CFRP). CFRP juga digunakan dalam pembuatan sepeda balap dan sepeda gunung. Bahan ini akan membuat sepeda jadi ringan dan amat cocok dipakai di pegunungan yang berlumpur.

Bahkan perusahaan pesawat Boeing berani menukar bahan logam dengan serat karbon pada kemudi, penyeimbang datar dan tegak untuk seri 767 serta sen 777 produksi berikutnya. Penggunaannya dalam pembuatan struktur pesawat ulang-alik tentu saja semakin melambungkan nama serat karbon sebagai bahan multiguna.

Meski dapat dipakai untuk bermacam keperluan, menurut Toray, pabrik serat karbon yang paling unggul di dunia, 3 pasar terbesar adalah dalam penggunaan tangkai pancing, tangkai golf, dan raket tenis.

Dengan serat karbon tangkai pancing dapat lebih tahan lama, ringan, serta bisa dibuat lebih panjang. Kalau dulunya cuma 8,1 m, dengan serat karbon diperpanjang sampai 12 m.

Yang jadi persoalan adalah tingginya harga. Bayangkan, bila semua logam dalam suatu mobil diganti dengan serat karbon, maka harganya akan melambung menjadi 25 kali lipat.

Salah satu kunci guna menurunkan harga ini adalah dengan menciptakan pasar yang lebih luas. Sampai tahun 1989, pasaran serat karbon tumbuh perlahan sebesar 10%. Namun kemudian tahun 1990 menurun sebesar 5%. Sementara permintaan dunia kira-kira 6.335 ton/tahun.

Banyak ahli yang berpendapat penurunan ini lantaran redanya perang dingin. Dulu serat karbon banyak dibutuhkan dalam bidang kemiliteran dan industri pesawat ruang angkasa. Akibatnya, pabrik-pabrik di Eropa terpaksa memotong atau menarik ke luar produksinya.

Namun para pemilik pabrik serat karbon merasa yakin dalam 10 tahun mendatang permintaan akan meningkat 1,5 kali dari sekarang. Karena kesuksesan penggunaan serat karbon di dunia olahraga tentu akan diikuti di bidang industri lainnya.

Menahan tekanan sampai 500 kg

Kalau titanium dan serat karbon dikenal kuat dan ringan, silikon yang mulai dikembangkan orang 60 tahun lalu, dikenal mampu menahan tekanan sehingga banyak dipakai sebagai bahan pelindung bagian yang mudah kena benturan.

Ambil contoh sarung tangan yang dipakai para pemain baseball. Tanpa sarung tangan ini bola yang berkecepatan 150 km/jam tentu akan memberi tekanan luar biasa pada para pemain. Namun dengan bantalan silikon gel tekanan tadi dapat dikurangi dan diredam.

Pada raket tenis, pegangan dari silikon membuatnya tidak licin, sementara pemakaian silikon pada kerangkanya akan memperkecil getaran saat raket bersentuhan dengan bola.

Silikon biasa juga dipakai sebagai peredam getaran yang dipasang pada permukaan senar raket tenis. Peredam itu berbentuk segitiga berwarna-warni.

Pelindung dada dan kaki catcher serta penjaga gawang sepakbola atau hoki kini selalu dipasangi butiran silikon. Para produsen pakaian olahraga bermotor menggunakan silikon dalam usaha mengurangi tekanan pada pundak, lutut, dan lengan bagian belakang jika terjadi benturan keras.

Bayangkan, sepeda motor balap yang dapat melejit dengan kecepatan 200 km/jam, jika menabrak sesuatu, benturannya bisa mencapai kira-kira 500 kg.

Dapat dikata silikon yang dalam suhu kamar bisa berbentuk cairan, lunak, atau plastik keras ini, bisa dibuat untuk bahan apa saja tanpa batas termasuk olahraga air. Pakaian ski merupakan contoh klasik. Ia bukan cuma kedap air, namun juga tidak kusut.

Salah satu bidang olahraga di mana silikon sangat berperan adalah olahraga laut. Mulai dari alat pernapasan, masker, regulator, semuanya terbuat dari silikon.

Atraktif

Satu sifat yang penting lainnya dari silikon adalah penampilannya yang atraktif membuat bahan ini banyak dilirik para produsen sepatu olahraga. Lihat saja tumit sepatu joging, tenis, ataupun bola basket, kebanyakan menggunakan silikon gel.

Bahkan pada bagian tumitnya dibuat "jendela kecil" di mana sekumpulan gel diisikan, sehingga gel itu bisa berganti-ganti warna mulai hijau tua sampai hijau muda.

Sepatu berbahan silikon ini punya cerita panjang, dimulai saat Neil Armstrong dan Edwin Aldrin memakainya pada misi Apollo 11. Para perancang rupanya melihat bahwa silikon mampu bertahan pada tempat dengan kandungan udara sedikit dan hadangan hawa dingin yang hebat.

Dinding luar pesawat ruang angkasa pun dilapisi silikon guna menahan hawa dingin angkasa luar dan mencegah panas yang luar biasa saat memasuki atmosfer bumi. Namun barangkali sifat silikon yang paling spektakuler adalah kemampuannya yang dapat ditembus oleh zat lain.

Sebuah percobaan menunjukkan kalau selaput karet silikon 27 kali lebih bisa ditembus udara dibandingkan dengan karet alam, dan 4.000 kali dibandingkan dengan plastik, vinyl chloride.

Guna membuktikan hal itu, Shin-Etsu Chemical, sebuah perusahaan terkemuka silikon di Jepang mengadakan percobaan. Caranya dengan menjaga kehidupan seekor burung kecil dalam sebuah sangkar kaca di dalam air tanpa tabung oksigen selama beberapa hari.

Pada bagian dinding dari sangkar tadi terdapat ratusan pipa yang terbuat dari lapisan karet silikon yang menghubungkan sangkar dengan kolam air. Sebuah pompa dipasang untuk sirkulasi udara di dalam sangkar.

Bila burung tadi bernapas, CO2 akan meningkat dan O2 berkurang. Dengan adanya bundel ratusan lapisan karet silikon tadi CO2, akan dilepaskan ke dalam kolam air, sementara udara dari kolam air akan diserap ke dalam sangkar kaca.

Proses pertukaran ini terjadi dengan sendirinya, meski tak ada energi yang ditambahkan. Singkat kata, pipa ini melayani pernapasan buatan. .

Dengan prinsip yang sama, percobaan di atas tentu membuka kemungkinan baru, kelak di masa datang manusia dapat mengambil keuntungan dengan cara seperti percobaan burung di atas; Manusia dapat tinggal di dalam air tanpa memerlukan tangki oksigen dan kota di bawah air bukanlah impian lagi.

Mungkinkan?

Artikel Terkait