MakalahElastisitasBahan
ELASTISITAS KERAMIK PADA TULANG TIRUAN
Kelompok 4:
DwiNurfatimah (H21111006) Andi Reski A.(H21110902)
HarlinahHasanuddin (H21111012) Hadriah (H21110002)
Musfita Sari (H21111266) Suriani (H21110251)
Fitriani (H21111260) Aswin (H21111288)
Fitrah (H21111101) Muh. Fachrul (H21111013)
Ariansyah (H21109258)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013/2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur terpanjatkan kepada Allah SWT. atas terselesaikannya makalah elastisitas bahan yang berjudul "Elastisitas Bahan Keramik Pada Tulang Tiruan".
Makalah ini dibuat dengan tujuan untuk menambah pengetahuan dan memperkaya wawasan terkait Elastisitas Bahan Keramik Pada Tulang Tiruan yang meliputi sifat-sifat mekanik, elastisitas serta penerapan dan penggunaan keramik.
Sebagai penulis kami sadar bahwa makalah ini belum sempurna dan masih banyak yang perlu diperbaiki. Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun, sehingga dalam pembuatan makalah kami selanjutnya dapat lebih baik
.
Makassar, 10 November 2013
Kelompok 4
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
Bab I Pendahuluan
I.1 LatarBelakang……………………………………………………………………
I.2 Tujuan …………………………………………………………………………
I.3 Ruang Lingkup …………………………………………………………………
Bab II Pembahasan
II.1 Keramik ……………….....…………………………………………………….
II.2 Sifat-sifatKeramik…………...………………….………………………………
II.3 Elastisitas Keramik Pada Tulang Tiruan...……………………………………...
Bab III Penutup
III.1 Kesimpulan……………………………………………………………………..
DaftarPustaka
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 LatarBelakang
Dewasa ini perkembangan keramik cukup pesat. Saat ini industri keramik tidak hanya sekedar keramik rumah tangga seperti vas, gerabah, dan batu bata.. Dibidang teknik pun keramik cukup popular salah satunya pada industri mesin. Perkembangan tersebut meliputi didalam struktur, komposisi, sifat-sifat fisik dan mekanik. Sifat-sifat fisik yaitu berkaitan dengan berat jenis material tersebut, manakala sifat mekanik berkaitan dengan kemampuannya untuk digunakan di dalam produk teknik. Keramik juga sudah diaplikasikan di bidang medis seperti pembuatan gigi dan tulang tiruan.
Sekarang ini juga dari banyak kecelakaan dilalulintas banyak mengakibatkan seseorang mengalami patah tulang atau lebih tragis lagi harus kehilangan anggota tubuhnya seperti kaki,tangan dan jarijemarinya. Atau juga seseorang yang mengalami kanker tulang. Hal tersebut bisa diatisi dengan tulang tiruan.
Semakin dibutuhannya keramik pada kehidupan sehari-hari kita perlu mengetahui lebih jauh lagi tetang tulang tiruan yang terbuat dari keramik. Maka dari itu makalah ini dibuat.
I.2 Tujuan
Adapuntujuandari makalah ini adalah sebagai berikut :
Untuk mengetahui sifat mekanik keramik tulang tiruan.
Untuk mengetahui sifat elastisitas keramik tulang tiruan.
Untuk mengetahui pengaplikasian keramik tulang tiruan.
I.3 Ruang Lingkup
Dalam makalah ini, dibahas terkait "Elastisitas Bahan Keramik Pada Tulang Tiruan" yang meliputi sifat-sifat mekanik, elastisitas serta penerapan dan penggunaan keramik.
BAB II
PEMBAHASAN
II.1 Keramik
Keramik merupakan campuran bahan-bahan logam dan non-logam yang terikat dengan ikatan ionik. Meskipun dalam kermik terjadi ikatan kovalen, namun pada umumnya keramik didominasi oleh ikatan ionik. Keramik sering digolongkan dalam berbagai macam jenis seperti keramik tradisional, keramik modern (New ceramics) dan glasses.
Bahan-bahan pembuatan keramik antara lain, kaolin, feldspar, dan kuarsa (alumina dan silica). Feldspar (K2O, Al2O3, 6SiO2) merupakan bahan pelebur utama dalam keramik halus. Kaolin (Al2O3, 2SO2, 2H2O) pada keramik sebagai bahan pengikat dan meningkatkan kemampuan pembentukan dari porselin sebeum dibakar. Kuarsa adalah bahan yang mengurangi susut kering dan keretakan dalam pengeringan.
Ciri-ciri keramik :
Brittle
Temperature leleh tinggi
Bukan penghantar listrik yang baik
Bukan penghantar panas yang baik
Isolator
II.2 Sifat-sifat Keramik
Berikut beberapa sifat dari keramik :
1. Keras, kuat, tetapi bersifat getas atau mudah pecah.
2. Tahan terhadap korosi.
3. Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
4. Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor.
5. Dapat bersifat magnetik dan non magnetik.
Pada umumnya keramik tahan terhadap temperature yang tinggi, kekerasan yang sangat tinggi, massa jenis yang rendah dan mempunyai konduktivitas thermal yang rendah dari pada logam. Keburukan dari keramik adalah cacat(flaws), seperti retak(cracks), ruanghampa(voids), terperangkapnyakotoran/udara(inclusion). Dimana cacat ini akan mudah menyebar. Bila cacatnya berukuran 10 sampai dengan 50 mikronmeter maka akan mengurangi kekuatannya sekitar 5% dari kekuatan teoritisnya(Nathan,R,1985). Karena terlalu kecilnya cacat maka akan sulit dilihat dan dikurangi. Untuk itu cacat ini sangatlah penting untuk dikurangi. Walaupun begitu cacat ini akan muncul pada structuk keramik.
Berikut ini sifat mekanikal dan fisikal pada struktur keramik (SiC, Si3N4, ZrO2)
Material
Massa Jenis
(g/cm2)
Kekuatan Tarik Pada Temperatur Ruang
Kekuatan tarik ditemperatur
1.095OC
Kekerasan
(kg/mm2)
Konditivitas
Termal
250/1,100oC(W/moC)
SiC
3.2
340-550(flexure)
340-550 (flexure)
2500-2790
85/175
Si3N4
2.7-3.2
205-690 (flexure)
205-690 (flexure)
1.366
17/60
ZrO2
5.8
345-620
(flexure)
-
625-1.125
1.713,5
Sekarang ini, perkembangan bio-material pengganti tulang adalah dengan mengkombinasikan mengamati secara mekanikal dari bentuk tulang sesungguhnya yaitu dengan membentuk kembali aktifitas dari selnya. Umumnya bahan yang dipakai adalah Hydroxyapatite yang disingkat HA atau HaP. Secara natural material ini memiliki struktur Kristal hexagonal dan berwarna putih. Komponen penting dari HA adalah Ca2+ dan (PO4)3-, kalsium dan dikalsium posfat. CaHPO4, trikalsium posfat (TCP), dan Ca3(PO4)2.
Material bioaktif memproduksi material khusus secara biologi pada permukaan material yang menghasilkan ikatan antara jaringan lunak dan material cangkokan. Bentuk permukaan dari lapisan hydroxycarbonateapatite yang merupakan jaringan pengikat dari material cangkokan dan ini akan merubah composisi dari lapisan. Pada umumnya, tulang adalah jaringan keras yang mempunyai modulus elastisitas dan kekuatan tarik yang tinggi.
Bahan yang lain yang digunakan untuk penggantian tulang adalah bio-komposit(biocomposites),Tulang adalah komposit dengan massajenis yang berbeda-beda. Komponen utamanya adalah osteon, yang merupakan saluran silinder yang digunakan untuk system peredaran dan susunan saraf.
High-density polyethylene (HDPE) adalah bionert composite yang sangat berat fraksi molekulnya seperti ultra molecular weigth polyethylene (UHMWPE). Keuntungan UHMWPE adalah sangat baik daya luncur, kekuatan impak, ketahanan patik, dan cocok untuk tubuh(biocompatibility). Untuk jangka panjang materiall ini berbahaya karena tidak tahan gaya geser, ketangguhannya rendah dan sifat jalarnya (creep) yang tinggi.
Selain bahan HDPE dari tipe UHMPE adalah Hydroxyapatite (HAp) dimana komposisi dari material tulang 95% dari 75% dari tulang ada pada material ini. Dari alasan ini Hap sangatlah cocok untuk pengganti tulang.
Jaringan Keras
Modulus (GPa)
Kekuatan Tarik (MPa)
Tulang Cortical
(arah memanjang)
17.7
13.3
Tulang Cortical
(arah melintang)
12.8
52
Tulang Cancellous
0.4
7.4
Enamel
84.3
10
Dentine
11.0
39.3
Tabel sifat mekanik pada tulang
Material
Modulus
Kekuatan Tarik (MPa)
Paduan Logam
Stainless Stell
190
586
Co-Cr Alloy
280
1085
Ti-Alloy
116
965
Amalgam
30
58
Keramik
Alumina
380
300
Zirconia
220
820
Bioglass
35
42
Hydroxyapatite
95
50
Tabel sifat mekanik tipe Bio-Material metal dan keramik
Keuntungan dan Kerugian menggunakan Keramik base HaP untuk Pengganti tulang
Keuntungan
Ada beberapa keuntungan menggunakan Hydroxyapatite bioaktif keramik base untukmenghasilkan material yang unggul. Keuntungan dari kenyamanan tubuh (biocompartble) dari Hydroxyapatite adalah:
Cepat bersesuaian dengan tubuh manusia. Saat bersamaan tubuh tidak merasakan apa-apa kalau ada benda asing di dalamnya.
Hydroxyapatite mempunyai kemampuan pengikat ke tulang.
Kerugian
Tidak dapat digunakan untuk bentuk yang besar (bulk) khususnya beban fatik (fatigue) karena tidak mampu menahan beban yang besar, seperti dalam ilmu bedah tulang.
Sifat perekat antara pelapis kalsium posfat dan material cangkoknya sangat kurang/lemah.
BAB III
PENUTUP
III.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari makalah ini, adalah sebagai barikut :
Bahan bio-material dapat dimanfaatkan dalam membantu dunia kesehatan khususnya pada tulang
Bahan bio-material Hydroxyapatite dapat digunakan sebagai bahan penyusun utama dalam membuat tulang tiruan berdsarkan sifat mekaniknya sesuai dengan tulang.
Pembuatan tulang tiruan dari bahan tersebut melalui bagian dari keramik.
Keramik sangatlah cocok sebagai bahan alternative untuk bidang kesehatan dikarena bila ditinjau dari massa jenisnya lebih ringan dari logam yaitu 2,7-3,2g/cm3, mempunyai ketahan terhadap suhu tinggi dibandingkan logam, dan keramik ini mempunyai kekerasan yang tinggi yaitu 2500-2750 kg/mm2.
Keramik juga mempunyai sifat yang dapat menyesuaikan dengan keadaan tubuh (bio-compartable)
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.Bagian-bagianBusi.2013. http://xtop-gear.com/general/bagian-bagian-busi.diaksespadaharisenin 30 september 2013 padapukul 11.00
Anonim.Turbocharger.2010. http://sikumannakal.files.wordpress.com./keramik pdf.diaksespadaharisenin 30 september 2013 padapukul 11.00
Shumi.Keramik.2011. http://shumi27.wordpress.com/2011/07/15/keramik
.diaksespadaharisenin 30 september 2013 padapukul 11.00
