Peneliti Temukan Material 'Gatotkaca', Disebut yang Terkuat di Bumi

Para peneliti baru-baru ini menemukan material 'gatotkaca' yang merupakan campuran kromium, kobalt, dan nikel (CrCoNi). Material tersebut digadang-gadang sebagai yang terkuat yang pernah ditemukan di Bumi.

Tim yang dipimpin oleh para peneliti dari Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (Lab Berkeley) dan Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL), menerbitkan sebuah studi yang menjelaskan temuan terbaru mereka jurnal Science pada 2 Desember 2022.

"Bila Anda merancang bahan struktural, Anda ingin mereka menjadi kuat tetapi juga elastis dan tahan terhadap fraktur," kata co-lead proyek Easo George yang juga Ketua bidang Teori dan Pengembangan Lanjutan Bahan Gabungan di ORNL dan University of Tennessee.

Lihat Juga : Waktu yang Tepat untuk Berselingkuh Menurut Sains, Kapan?

"Biasanya, harus ada yang dikompromikan antara hal-hal tersebut. Tapi bahan ini memiliki keduanya, dan bukannya menjadi rapuh pada suhu rendah, malah menjadi lebih keras," terang George.

Dilansir dari situs Berkeley Lab, CrCoNi adalah bagian dari kelas logam yang disebut paduan entropi tinggi (HEA). Semua paduan yang digunakan saat ini mengandung proporsi tinggi dari satu elemen dengan jumlah elemen tambahan yang ditambahkan lebih sedikit, tetapi HEA dibuat dari campuran yang sama dari setiap elemen penyusunnya.

Campuran atom yang seimbang tersebut tampaknya memberi beberapa bahan ini kombinasi kekuatan dan elastisitas yang luar biasa tinggi saat ditekan, yang bersama-sama membentuk apa yang disebut "ketangguhan (toughness)".

HEA telah menjadi bidang penelitian yang menarik sejak pertama kali dikembangkan sekitar 20 tahun yang lalu, tetapi teknologi yang diperlukan untuk mendorong bahan material hingga ke batasnya dalam pengujian ekstrem belum tersedia hingga saat ini.

"Ketangguhan material ini di dekat suhu helium cair (20 kelvin, -253 Celcius, -424 Fahrenheit) setinggi 500 megapascal akar kuadrat meter. Dalam unit yang sama, ketangguhan sepotong silikon adalah satu, badan pesawat aluminium di pesawat penumpang sekitar 35, dan ketangguhan beberapa baja terbaik sekitar 100,"

"Jadi, 500, itu angka yang mengejutkan,"kata co-leader penelitian Robert Ritchie, yang juga seorang ilmuwan senior di Divisi Ilmu Material Berkeley Lab dan Profesor Teknik Chua di UC Berkeley.

Ritchie dan George mulai bereksperimen dengan CrCoNi dan material paduan lain yang juga mengandung mangan dan besi (CrMnFeCoNi) hampir satu dekade lalu. Mereka membuat sampel material paduan kemudian menurunkan bahan ke suhu nitrogen cair (sekitar 77 kelvin, atau -321 F) dan menemukan kekuatan dan ketangguhan yang mengesankan.

Dilansir dari Science Alert, proses tersebut melibatkan pemecahan material dan mengukur tegangan yang diperlukan untuk menyebabkan retakan tumbuh dan kemudian melihat struktur kristal sampel.

Atom dalam logam tersusun dalam pola berulang di ruang tiga dimensi. Pola ini dikenal sebagai kisi kristal. Komponen berulang dalam kisi dikenal sebagai sel satuan.

Terkadang batas dibuat antara sel satuan yang cacat dan yang tidak. Batas-batas ini disebut dislokasi, dan ketika gaya diterapkan pada logam, mereka bergerak, memungkinkan logam berubah bentuk. Semakin banyak dislokasi yang dimiliki logam, semakin mudah ditempa.

Ketidakteraturan pada logam dapat menghalangi dislokasi agar tidak bergerak, dan inilah yang membuat suatu bahan menjadi kuat. Namun jika dislokasi diblokir, alih-alih berubah bentuk, material dapat retak, sehingga kekuatan yang tinggi seringkali berarti kerapuhan yang tinggi.

Ritchie dan George ingin segera menindaklanjuti pekerjaan mereka dengan pengujian pada kisaran suhu helium cair. Sayangnya, mencari fasilitas yang memungkinkan pengujian stres sampel di lingkungan yang dingin, dan merekrut anggota tim dengan alat analisis serta pengalaman cukup sulit. Selain itu, untuk menganalisis apa yang terjadi pada materi di tingkat atom membutuhkan waktu 10 tahun ke depan.

[Gambas:Video CNN]