Daerah Elastis dan Plastis

Sebuah benda disebut linear apabila benda tersebut masih mematuhi hukum Hooke (kondisi linear). Maksud mematuhi hukum Hooke ialah nilai tegangan sebuah benda akan proporsional dengan nilai reganganya. apabila nilai tersebut sudah tidak proporsional lagi karena mendapat tegangan yang tinggi maka benda tersebut boleh dikatakan  tidak linear atau sudah memasuki daerah plastik. untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Diagram daerah elastis dan plastis sebuah material

Pada kondisi linear sebuah benda apabila diberikan gaya akan terjadi deformasi setelah gaya dilepaskan maka benda akan kembali kebentuk semula. sedangkan pada kondisi plastik deformasi yang terjadi tidak akan kembali kepada bentuk semula.

Tegangan Regangan dan Modulus Young

Istilah kata stress dan strain merupakan kata-kata yang sering kita lihat dan baca. Kedua kata ini berkaitan erat dengan modulus Young atau modulus elastisitas. Young sendiri diambil dari nama ilmuan British Thomas Young (1773 - 1829). Modulus elastisitas merupakan rasio antara stress dan strain. Pada nilai tegangan yang rendah kebanyakan metal mempunyai nilai regangan yang proporsional. Pada keadaan ini sering disebut dengan kondisi linear atau elastic. Hubungan antara tegangan dan regangan pada kondisi ini diterangkan dengan hokum Hooke.

 E = Tegangan / Regangan = σ/Є

	Rumus	Simbol	Satuan
Stress (tegangan)	tension/cross sectional area = F / A	(sigma) σ	N m-2 = Pa
Strain (regangan)	extension per original length =∆L/L	(epsilon) Є	no units (because it’s a ratio of two lengths)
Young Modulus	stress/strain	E	N m-2 = Pa

Regangan dapat dinyatakan dengan %, atau desimal. Cth:  5% regangan = 0.05.

Dimana σ = tegangan, Є  adalah regangan dan E adalah modulus Young dengan satuan GPa atau psi.  hubungan antara stress (tegangan) dan strain (regangan) dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Diagram stress dan strain

Deformasi material pada kondisi ini dinamakan deformasi elastis. Pada keadaan ini material yang menerima gaya akan berubah bentuk apabila gaya dilepaskan maka material akan kembali kebentuk semula. Kemiringan garis pada gambar diatas mempresentasikan sifat Stiffness (kekakuan) dari material tersebut. Semakin besar nilai E maka semakin besar pula nilai kekakuan material tersebut.selain itu Diagram Stress and strain dapat juga menunjukkan sifat dari sebuah material apakah material itu getas (brittle), ulet (ductile) ataukah sebuah material yang bersifat plastik.

 Diagram Stress & Strain yang menunjukkan sifat dari sebuah material

Hydroxyapatite

Secara teori Hidroksiapatit diusulkan pada tahun 1912 sebagai bagian dari ujung rantai apatit. Hidroksiapatit adalah salah satu struktur apatit yang ditemukan pada batu, formula dasar dari struktur apatit adalah CA₁₀ (PO₄) ₆X₂. X dalam formula adalah kelompok apatit dan mengacu pada gugus hidroksil (OH) untuk Hidroksiapatit, fluoride (F) kelompok untuk fluorapatite dan klorida (Cl) kelompok untuk chlorapatite. HA sintetis digunakan sebagai pengganti untuk jaringan keras dalam tubuh manusia rusak disebabkan oleh penyakit atau kecelakaan. HA sebagai implan dapat membangun ikatan dan mendorong pertumbuhan jaringan alami karena persamaan kimianya dengan tulang.

Pada suhu yang tinggi, HA menjalani penguraian, yang dimulai dengan dehydroxylation pada sekitar suhu 900 ° C di udara dan pada suhu 850 ° C dalam suasana yang bebas air. Tahap berikutnya adalah penguraian, yang menghasilkan tetra kalsium fosfat (TTCP) dan tri kalsium fosfat (TCP). TCP mengandung β-TCP pada <1200 ° C dan α-TCP di> 1200 ° C. HA akan kehilangan banyak gugus hidroksil pada suhu 1300 ° C dan kehilangan berat badan yang signifikan . Penelitian lain telah menunjukkan bahwa di atas temperatur 1350 ° C, kekuatan HA cenderung drastis berkurang.

Referensi

Schaller, W. T. 1912. The composition of the phosphokite minerals. Mineralogical Notes Bulletin 509( 2): 98-100.

Ruys, A. J., Wei, M., Sorrell, C. C., Dickson, M. R., Brandwood, A. & Milthorpe, B. K. 1995. Sintering effects on the strength of hydroxyapatite. Biomaterials 16(5): 409-415.

Tampieri, A., Celotti, G., Sprio, S. & Mingazzini, C. 2000. Characteristics of synthetic hydroxyapatites and attempts to improve their thermal stability. Materials Chemistry and Physics 64(1): 54-61.

Istilah Biomaterial

Definisi yang dikemukakan oleh para ahli tentang istilah “Biomaterials”. Biomaterials atau Biomedical material di definisikan sebagai material buatan atau alami yang digunakan untuk mengganti bagian tubuh mahluk hidup. Bidang ilmu material berkait erat dengan material sains, medis dan juga dengan ilmu-ilmu mekanik. 

Pada masa-masa awal riset mengenai Biomaterial, para penyelidik hanya mempertimbangkan beberapa syarat penting bagi sebuah material implant. Pada waktu itu yang menjadi syarat material implant tidak boleh beracun bagi tubuh manusia serta tahan terhadap korosi. Pada masa sekarang ini riset mengenai biomaterial telah berkembang cukup pesat. Banyak persyaratan-persyaratan yang direkomendasikan oleh ahli bagi sebuah metal implant. Material implant selain tidak beracun bagi tubuh harus juga mampu mendorong pertumbuhan sell-sel dalam tubuh manusia khususnya selepas proses pemasangan implant. 

Selain itu dari sifat mekanik sebuah implant harus mempunyai sifat yang sama dengan tulang atau paling tidak mendekati sifat mekanik dari tulang manusia. Dalam hal ini yang menjadi tantangan para ahli yaitu dalam nilai Modulus Young’s (E) implan. Kebanyakan metal implan yang digunakan mempunyai nilai modulus Young’s di atas 100 GPa sedangkan untuk tulang sendiri mempunyai nilai E di antara 10~30 GPa. Metal implant yang mempunyai nilai E yang paling rendah ialah paduan titanium (105 GPa).