1. Material Science
1.1 SUDUT PANDANG SEJARAH
Material sejak dahulu sudah menjadi bagian integral dari kebudayaan dan peradaban manusia;
sebagai contoh, kita menamai beberapa periode di masa lampau sebagai Zaman Batu, Zaman
Perunggu, dan Zaman Besi. Teknologi-teknlogi mutakhir masa kini sangat bergantung pada
material canggih—semuanya memanfaatkan perangkat, produk , dan sistem yang terbuat dari
material.
Setiap bagian dari kehidupan kita tidak terlepas dari peranan material seperti transportasi,
bangunan, pakaian, komunikasi, hiburan, dan produk makanan. Berkat penyempurnaanpenyempurnaan material yang dilakukan oleh para ilmuan dan ahli teknologi selama ini, orang
dapat membuat produk yang lebih baik. Menurut sejarah, kemajuan dan perkembangan dari
kehidupan manusia berkaitan dengan kemampuan untuk membuat dan merekayasa material
untuk memenuhi kebutuhan hidup.
Manusia pertama yang berada di bumi hanya mengenal sedikit jenis material, yaitu material yang
secara alami berada di alam seperti batu, kayu, kulit dan sebagainya. Seiring dengan berjalannya
waktu, mereka mulai melakukan beberapa teknik untuk memproduksi suatu material yang
memiliki sifat lebih unggul dibandingkan dengan material yang berada di alam. Material baru ini
meliputi tembikar dan logam. Lebih dari itu, sifat dari suatu material dapat diubah dengan
memberikan perlakuan panas dan dengan memberikan subtansi lain. Pemanfaatan suatu material
disesuaikan dengan sifat-sifat yang ada pada material tersebut melalui proses seleksi. Sampai
saat sekarang ini sudah banyak sekali material rekayasa yang telah dibuat dan semuanya itu
dapat dikategorikan menjadi logam, plastic, gelas, dan serat.
Kemajuan dalam memahami berbagai jenis material merupakan suatu pratanda dari kemajuan
dalam bidang teknologi. Sebagai contoh adalah pemanfaatan bahan silicon, material ini
menumbuhkan industri bernilai triliunan dollar. Material ini juga membantu komunikasi di
semua bidang, dari alat Bantu –dengan hingga telemetri ruang angkasa. Keseharian kita diubah
akibat adanya hiburan di rumah kita seperti kaset video, dan dengan munculnya computer yang
kini terjangkau oleh perorangan. Perubahan meliputi berbagai hal , bukan masalah teknis semata.
Sebagai contoh lain, automobile tidak akan terwujud jika tidak adanya baja atau bahan lainnya.
1.2 MATERIAL DAN REKAYASA
Disiplin dari ilmu material meliputi penyelidikan terhadap hubungan yang muncul diantara
struktur dan sifat-sifat material. Sedangkan rekayasa material (material engineering) adalah dasar
suatu ilmu untuk merancang atau merekayasa struktur dari suatu material untuk menghasilkan
sifat-sifat yang diinginkan sebelumnya.
Prinsip yang paling berharga bagi para ilmuan adalah bahwa sifat material ditentukan oleh
struktur internal material tersebut. Struktur internal material terdiri dari atom yang terkait dengan
atom tetangganya (atom yang berada di sebelahnya) dalam kristal, molekul, dan mikrostruktur.
Atom-atom ini tersusun antara satu dengan yang lainnya membentuk suatu bidang yang luas
yang saling bertumpuk yang disebut sebagai "microscopic" yang dapat diamati dengan
menggunakan mikroskop, sedangkan benda-benda yang dapat dilihat dengan mata telanjang
disebut "macroscopic".
Material dapat dibedakan dari sifat-sifatnya. Sifat (property) adalah ciri-ciri yang ada pada suatu
material yang berkaitan dengan jenis dan besarnya respon yang diberikan jika suatu material
diberikan suatu stimulus (rangsangan). Secara umum sifat suatu material tidak bergantung
terhadap bentuk dan ukuran material tersebut.

2. Sifat-sifat suatu matarial dapat dikelompokkan menjadi 6 kategori yaitu sifat mekanik, listrik,
termal, magnetik, optik, dan deteriorative (sifat yang menyebabkan suatu material menjadi
buruk). Untuk masing-masing sifat tersebut terdapat stimulus khusus yang dapat menimbulkan
respon yang berbeda
• Sifat mekanik berkaitan dengan perubahan bentuk karena adanya pemberian beban atau gaya,
contohnya meliputi modulus elastisitas dan kekuatan (strength), Keuletan (Ductile), Kekakuan
(Stiffness), Ketangguhan (Toughness), Kekerasan (Hardness).
• Sifat kelistrikan berkaitan dengan konduktivitas listrik, resistivitas listrik dan konstanta
dielektrik yang diperoleh dengan memberikan stimulus berupa medan listrik.
• Sifat panas (thermal) berkaitan dengan kapasitas panas dan konduktivitas termal yang diperoleh
dengan memberikan stimulus berupa panas.
• Sifat Magnetik menggambarkan respon suatu material terhadap medan magnet yang biasanya
direpresentasikan dengan menggunakan kurva Hysterisis.
• Sifat Optik menggambarkan bagaimana respon suatu material terhadap medan elektromagnetik
atau radiasi cahaya. Sifat optik ini direpresentasikan dalam indek refraksi dan refleksi.
• Sifat Deteriorative mengindikasikan kereaktifan secara kimia dari suatu material.
MENGAPA ILMUAN DAN INSINUR BELAJAR MATERIAL??
Para ilmuan dan insinyur merupakan orang yang ahli di bidangnya untuk merancang suatu
maerial baru. Namun, terkadang banyak ilmuan atau insinyur di bidang mekanik, sipil, kimia,
atau listrik pada suatu waktu mengalami kesulitan dalam merancang suatu material, sebagai
contoh transmisi pada roda gigi, membuat struktur yang kuat untuk bangunan, membuat
komponen yang sangat halus untuk pelumas, atau kesulitan dalam pembuatan IC (Intergerated
Circuit).
Salah satu masalah yang sering dihadapi adalah pemilihan material yang tepat diantara ribuan
material yang tersedia. Secara mendasar terdapat beberapa kriteria untuk menentukan keputusan
akhir dalam memilih suatu material. Pertama-tama konsisi awal harus dikarakterisasi, oleh
karena itu para ilmuan atau insinyur harus mengetahui sifat-sifat apa saja yang dibtuhkan dari
suau material, karena jarang sekali dapat dibentuk suatu material dengan kombinasi yang ideal.
Contoh klasik dari permasalahan ini meliputi kekuatan (strength) dan kelenturan (ductility);
secara normal material yang memiliki sifat sangat kuat hanya memiliki sifat kelenturan yang
sangat terbatas.
Pertimbangan kedua dalam pemilihan suatu material adalah sifat deterioration (sifat buruk) yang
dapat muncul selama proses operasi. Sebagai contoh, reduksi yang signifikan dalam kekuatan
mekanik kemungkinkan dihasilkan karena terpapar (exposure) suhu yang tinggi atau lingkungan
yang korosif (merusak).
Kemungkinan besar suatu pertimbangan dalam pemilihan suatu material ditolak karena alasan
ekonomi: Berapa biaya akhir dari material yang dihasilkan?. Bisa saja sebuah material
ditemukan dengan kombinasi sifatnya yang ideal namun dibutuhkan biaya produksi yang sangat
mahal sekali. Selain itu beberapa pertimbangan (kompromi) tidak dapat dihindarkan. Selain itu,
biaya untuk menyelesaikan sebuah keping juga membutuhkan banyak biaya lain (waktu, tenaga,
dan lain-lain) selama proses pabrikasi untuk menghasilkan bentuk yang diinginkan.
Para ilmuan dan perekayasa material sudah terbiasa berhadapan dengan berbagai variasi
karakteristik material dan memahami hubungan yang erat antara struktur dan sifat suatu material,
sebaik pemahaman mereka tentang teknis memproses suatu material membuat mereka ahli dan
yakin dalam memilih suatu material berdasarkan kriteria tersebut.
1.3 KLASIFIKASI MATERIAL

3. Material diklasifiasikan menjadi beberapa tipe yang memiliki karakteristik yang sama. Material
dapat dikelompokkan dengan berbagai cara, salah satunya didasarkan pada ikatan atom dan
struktur. Berdasarkan cara ini material dapat diklasifikasikan menjadi logam, polimer, dan
keramik. Sebagai penambahan, terdapat dua kelompok material yang cukup penting dalam
rekayasa material yaitu komposit dan semikonduktor.
• Logam
Logam dikenal karena konduktivitas termal dan listriknya yang tinggi, hal ini disebabkan karena
elektron valensinya tidak terikat, namun dapat meninggalkan atom "induknya". Karena dalam
logam beberapa elektronnya mudah bergerak maka dapat dengan mudah mentransfer muatan
listrik dan energi termal. Logam memiliki sifat tidak tembus cahaya, hal ini disebabkan karena
respon dari elektron bebas tersebut terhadap getaran elketromagnetik pada frekuensi cahaya.
Pada umumnya logam dapat dilpoles sehingga terlihat mengkilat. Pada umumnya (meski tidak
selalu) logam relatif berat, sangat kuat, dan dapat dirubah dibentuk.
• Keramik
Keramik adalah senyawa yang mengandung unsur logam dan non-logam logam yang lebih
sering muncul dalam bentuk oxide, nitride, dan carbide. Banyak sekali contoh material keramik,
mulai dari semen pada beton (bahkan batuan), gelas, isolator listrik, dan magnet permanen.
Secara tipikal material ini tahan terhadap listrik dan panasa, dan lebih tahan terhadap temperatur
tinggi dan lingkungan yang buruk dibandingkan dengan logam dan polimer. Selain itu keramik
memiliki sifat keras namun mudah pecah.
Berbagai aplikasi keramik
• Polimer
Pada umumnya, polimer merupakan campuran organik yang secara kimia berdasar pada karbon,
hidrogen, dan elemen non-logam lainnya.; lebih dari itu, mereka memiliki struktur molekul yang
sangat besar. Material ini secara tipikal memiliki densitas yang rendah, sangat fleksibel, dan
mudah dibentuk. Biasanya polimer dikenal sebagai plastik, plastik merupakan pemantul cahaya
yang kurang baik, dan cenderung bersifat transparan dan transluen.
• Komposit
Terdapat cukup banyak material komposit yang terdiri lebih dari satu tipe material yang telah
dibuat. Sebuah komposit dirancang untuk memperlihatkan kombinasi dari sifat/karakteristik
terbaik dari masing-masing komponen material. Serat kaca (Fiberglass) merupakan salah satu
contoh yang sangat umum, dimana serat gelas dilekatkan ke dalam material polimer. Fiber glass
memiliki sifat kuat yang berasal dari kaca dan sifat lentur yang berasal dari polimer. Banyak
sekali pengembangan material terbaru melibatkan material komposit.
• Semikonduktor
Semikondukor memiliki sifat listrik di antara konduktor dan isolator. Lebih dari itu, karakteristik
listrik dari material ini sangat sensitif terhadap kehadiran atom pengotor, dimana konsentrasi dari

4. atom pengotor ini dapat dikontrol melalui daerah spasial yang sangat kecil.
1.4 KEBUTUHAN MATERIAL MODERN
Meskipun terjadi kemajuan yang sangat pesat dalam memahami dan mengembangkan material
dalam beberapa tahun belakangan ini, masih terdapat beberapa tantangan teknologi yang
membutuhkan pengalaman yang lebih luas dan spesialis di bidang ini. Beberapa pujian sangat
tepat diberikan untuk menghormati para ilmuan yang berhasil menemukan berbagai hal baru
dalam bidang material sehingga memudahkan kehidupan kita sekarang ini.
Energi merupakan salah satu bidang yang diperhatikan akhir-akhir ini. Para ilmuan berusaha
untuk menemukan sumber energi baru yang ekonomis dan membuat sumber energi yang telah
ada menjadi lebih efisien untuk memenuhi kebutuhan akan energi. Material tidak diragukan lagi
akan memainkan peranan penting dalam pengembangan ini. Sebagai contoh, Konversi langsung
dari solar menjadi energi listrik, penggunaan teknologi sel surya untuk memenuhi kebutuhan
energi namun dalam pembuatannya dibutuhkan beberapa material yang lebih rumit dan cukup
mahal Untuk memastikan suatu teknologi dapat digunakan, maka dibutuhkan material yang
dapat menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi selama proses konversi dengan harga yang
cukup murah.
Energi nuklir memberikan harapan sebagai sumber energi baru, namun teknologi ini
memunculkan banyak masalah mulai dari pemilihan material yang digunakan sebagai bahan
bakar sampai fasilitas untuk untuk pembuangan limbah nuklir, sehingga dibutuhkan solusi yang
cermat untuk mengatasi persoalan ini.
Kualitas lingkungan hidup kita bergantung kepada kemampuan untuk mengontrol polusi udara
dan air. Salah satu teknik pengendalian polusi adalah dengan menggunakan beberapa variasi
material. Pemrosesan material dan metode penghalusan dibutuhkan untuk memperbaiki keadaan
lingkungan yang semakin buruk, sehingga polusi berkurang dan kerusakan alam akibat
penambangan juga berkurang.
Salah satu penggunaan energi terbesar berada pada sektor transportasi. Oleh karena itu
dibutuhkan teknologi yang dapat membuat efisiensi bahan bakar meningkat diantaranya dengan
menggurangi berat dari kendaraan tersebut (automobile, pesawat terbang, kereta api, dan
lainnya), meningkatkan pengaturan panas mesin sehingga tidak terlalu banyak panas yang
dibuang, Pemilihan material yang sangat kuat dengan densitas yang rendah, atau material yang
memiliki ketahanan terhadap temperatur tinggi.
Banyak material yang kita gunakan diperoleh dari sumber daya alam yang tidak dapat
diperbaharui, sehingga harus dilakukan penghematan. Material ini meliputi polimer yang
berbahan dasar minyak, dan beberapa logam. Sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui
ini perlahan-lahan akan habis, sehingga diharuskan bagi setiap penemuan yang digunakan
sebagai material cadangan atau pengembangan dari material baru harus memiliki sifat-sifat yang
sebanding dan memiliki dampak kerusakan yang seminimal mungkin bagi lingkungan. Sumber
energi alternatif merupakan tantangan utama untuk para ilmuan dan perekayasa material
DAFTAR PUSTAKA
1. Vlack, Lawrence H. Van. 2004. Elemen-elemen Ilmu dan Rekayasa Material, Terj. Sriati
Djaprie. Jakarta: Erlangga
2. Callister, William D. 1994. Material Science and Engineering An Introduction. Third Edition,
New York: John Willey and Sons.