Jerman Ciptakan Kaca Super yang Tahan terhadap Tekanan Tinggi
BERLIN - Tim peneliti Jerman berhasil menciptakan kaca oksida dengan kekuatan yang belum pernah ada sebelumnya. Menggunakan bahan dasar kaca aluminosilikat, kaca ini memiliki struktur seperti kristal sehingga tahan terhadap tekanan yang sangat tinggi dan tertahan dalam kondisi sekitar.
Sebagaimana dihimpun dari Scitechdaily pada Rabu (30/8/2023), kaca dibuat dengan proses parakristalisasi. Para peneliti menyebut dengan proses parakristalisasi ini, terbukti menjadi proses yang menjanjikan untuk menghasilkan kaca yang sangat tahan pecah.
Kaca merupakan material yang menarik untuk teknologi modern. Namun karena sifatnya yang rapuh, yang membuatnya rentan terhadap retak dan patah, membatasi potensi penerapannya. Hadirnya kaca super kuat ini jelas memberi dorongan dalam kemajuan teknologi di masa mendatang.
Untuk diketahui, kaca aluminosilikat yang digunakan dalam proses pembuatan super kuat ini mengandung silikon, aluminium, boron, dan oksigen. Tim peneliti Jerman yang dibantu China kemudian memberi struktur baru pada kaca menggunakan teknologi tekanan tinggi dan suhu tinggi di Institut Penelitian Geokimia dan Geofisika Eksperimental Bavaria (BGI) di Universitas Bayreuth.
Pada tekanan antara 10 dan 15 gigapascal dan suhu sekitar 1.000 derajat Celcius, atom silikon, aluminium, boron, dan oksigen berkumpul membentuk struktur seperti kristal. Struktur ini lah yang disebut parakristalin karena berbeda secara signifikan dari struktur yang sepenuhnya tidak beraturan.
Bahkan setelah tekanan dan suhu turun ke kondisi ruangan normal, struktur parakristalin dalam kaca aluminosilikat tetap ada. Penetrasi kaca dengan struktur ini mengakibatkan kekuatan kaca menjadi berkali-kali lipat lebih tinggi dibandingkan sebelum parakristalisasi.
Saat ini mencapai nilai hingga 1,99 ± 0,06 MPa (m)¹/². Ini adalah kekuatan yang belum pernah diukur sebelumnya pada kaca oksida. Pada saat yang sama, transparansi kaca tidak terlalu dipengaruhi oleh struktur parakristalin.
Para peneliti menjelaskan penguatan luar biasa pada kaca dengan fakta bahwa gaya yang bekerja pada kaca dari luar, yang biasanya menyebabkan pecah atau retak internal, kini terutama diarahkan pada struktur parakristalin. Mereka melarutkan area struktur ini dan mengubahnya kembali menjadi keadaan acak dan amorf.
Sengan cara ini, kaca secara keseluruhan memperoleh plastisitas internal yang lebih besar, sehingga tidak pecah atau retak saat terkena gaya tersebut atau bahkan gaya yang lebih kuat.
"Peningkatan kekuatan akibat parakristalisasi menunjukkan bahwa perubahan struktur pada tingkat atom dapat berdampak signifikan terhadap sifat kaca oksida. Pada tingkat ini, terdapat potensi besar untuk mengoptimalkan kaca sebagai material yang masih jauh dari kata habis,” kata Prof. Tomoo Katsura yang merupakan salah satu peneliti.
"Penemuan kami menyoroti strategi efektif untuk mengembangkan bahan kaca yang sangat tahan terhadap kerusakan, yang kami rencanakan untuk dilanjutkan dengan penelitian kami di tahun-tahun mendatang,” tambah peneliti lain, Dr. Hu Tang.
(Saliki Dwi Saputra )
