Struktur+Material

7/23/2019 Struktur+Material

http://slidepdf.com/reader/full/strukturmaterial 1/51

Struktur material

(Biomaterial 1 )

Richard van Noort 1994, 2002,2007



Topik bahasan :

• Struktur metal / alloi

• Struktur ceramic/porcelain• Struktur polimer



Material :

Makroskopik : padat, cair, gas Mikroskopik : atom => moleku l



Bagaimana pengaruh bentuk material terhadapsifatnya ?

Gas : Ikatan lemah,

d temp kamar mudahlepas ok vibrasi

atom2nyaTdk ada organisasi

molekulhermal energi hilangok pendinginan

( contoh?)

Cair : >> kuat dp gastp tdk ckp kuat

menahanbeban tanpa

dukunganRangkaian molpendek2

Padatan :Paling kuatMemp.ssn atom:

Kristalin atauamorphusKristalin



Air => gas (perlu energi)

Uap air => kondensasi (melepaskan energi)

Semua logam, sebag.besar keramik, polimer jikamembeku akan membentuk kristal, atom-atomnya mengatur diri secara teratur danberulang membentuk pola tiga dimensi

Akibat perubahan suhu & tekanan benda padat akanberubah bentuk kristalnya

Perubahan wujud



Susunan atom :

• Ikatan primer : Covalent, Ionic, Metallic

• Ikatan sekunder : van der Waal’s

* Interaction between permanent dipole

* Interaction between induced dipole

* Interaction between instantaneous dipole



Susunan kristal dr atom dlmpadatan

Apbl atom tersusun teraturdan kompak, dsb kristalin

Con. Metal & padatan ionik

Bila tdk simetri =amorphous

kristalin Susunan atomidentik



Struktur kristal :bgmn unit struktur tersusun dlm benda padat

dan bgmn mereka disatukan (spt bola2 dlm

tumpukan).

Atom2 diikat oleh gaya primer/sekunder==> dlm

wujud padat atom-atom terssn dlm suatu aturandg energi internal minimal misal : Na CL =>

semua ion Na(+) menarik semua ion CL(-) ==>

konfigurasi berjarak teratur yg dikenal sbg pola

ruang geometris atau kristal.

Tdp : 14 bentuk pola geometris, (Logam = kubik)

Kubik sederhana, berpusat di tengah, berporosdi permukaan



Contoh pola geometris A. Kubik sederhana (semua sdt=90o)

B. Kubik berpusat di tengah

C. Kubik berporos di permukaan



Struktur metal

• Grain boundary :

• Wrought : pembentukan kawat dg

cara : hammering, rolling, pressing



Pembekuan diinisiasi oleh adanya impurities dlmlelehan.



Pembuatan kawat

Alloi mempunyaisifat lebih kuatdp logam mulia



Prosesing metal: Quenching and

hardeningQuenching (pendinginan cepat), metalmenjadi sangat keras, tp britle/getas

Hardening : Pendinginan lambat, kerasdan kurang getas

Tempering : Penempaan : PenguatanCold working : penguatan : berilah contoh!



Alloys : Campuran 2 jenis logam atau

lebih ( binary, ternary)

Solid Solution :

Substional solid solution :

* atom similar valency* Same crystal structure

* Atomic sizes

Misal : Gold and copper



Interstitial Solid Solution : Ukuran atomsolute harusn lebih kecil dari solvent :

Steel that contains a small amount of

carbon (Iron)

Intermetallic Compound : amalgam



Susunan atom/bentuk kristal logam :

1. Body-centerd cubic structure (BCC)(Iron)2. Face centerd cubic crystal (FCC) ( Emas)

3. Hexagonal close-packed (HCP) => (ZincMagnesium)



BCC => 3 dimensi

Iron

Body centered cubicstructure (BCC) : atom2 pd8 sudut dan satu di tengah



FCC : Emas

Face centered cubic crystal(FCC) atom berada pd setiapsudut dan menghadap ke

tengahJuga pd Paladium, platinum



HCP

Zink Magnesium

Pd permukaan atasdan bawah terisi 6atom yg mengelilingi

satu atom di tengah



Pemakaian logam di KG : diantarnya :

Retensi, basis gigi tiruan dan

pembuatan mahkota sertatumpatan



Cacat struktur:

1. Point defect :dalam struktur kehilangan satuatom => krn salah letak ==>

distorsi



2. Impurities dalampadatan

3. Cacat garis4. Interfacial defect5. Cacat dlm volume

6. Vibrasi atom









Struktur bukan kristal :

Bentuk struktur diluar bentuk kristalContoh :1. Malam KG (Amorf = acak)

2. Kaca (rangkaian pendek) =supercolled liquid Tg : Temp. transisi : Temp. yg

menunjukkan koef ekspansi termalmeningkat, menunjukkan mobilitas ionmeningkat.



Pewarnaan/kerusakan gigidiganti dengan

mahkotakeramik/porselin

Keramik di KG



metalik elemen dan non

metalik (oksida, nitrat &

silikat)

Dalam ceramic : ion

negatif tdk samaukurannya dg ion positif.

Cont : Sodium chloride

(FCC) Crystalline atau

amorphus

Sifat : keras dan getas

Struktur ceramic :



Ceramic/ Porcelain

Pemakaian di KG

• Fillers (komposit resin)

• Glass-ionomer cement

• Investment

• Porcelain



Material mentah ceramic :

Silica (SiO2) : Dapat berada dlm bentukyg berbeda : Quartz, crystobalite,

Tridymite polymorphism

Silica + Aluminium oxide alumino-silicate glass ( glass ionomer cement)

Aluminium oxide + Silicon in combination

with potassium, sodium or calcium( ceramic restoration)



Ceramic : Extremely stable in

the biological environment and

are therefore percieved as themost biocompatible materials





Struktur polimer Ikatan panjang berisi unit ygberulang

Contoh :Natural : DNA, Protein, Karet alamSintetis : PVC, Nylon PMMA



Mekanisme polimerisasi

• Polimerisasi adisi : Aktivasi, inisiasi,

propagasi dan terminasi

• Polimerisasi kondensasi :



• Konfigurasi ikatan :Polyethylene = Linier = sifat ikatanlemah, mudah putus oleh peningkatanpanas

Thermoplastic polymer : polimer yg dapatdilunakkan dg pemanasan diatas Tg(Polystyrene, PMMA, Polyethylene)Thermosetting polymer : polimer ygdapat rusak pada pemanasan tanpa

memperlihatkan Tg.





Gigi tiruan

lengkap daripolimer(polimethylmethacrylate)



1. Berat molekul : sama dg unit penyusun

2. Konfigurasi ikatan : Diikat oleh ikatansekunder dan kekuatannya terletak padapanjangnya : Linier, bercabang crosslink

3. Kristalinisi dalam polimer :

Twist and turn, criss-cross dalam posisiacak, kdg paralel satu sama lainProporsi kristalin dan non kristalin tgtpada :

* Komposisi kimiawi* Konfigurasi molekul* Metode prosesing

Cross linking :



Cross-linking :keras tp getasBila polimer diikat

bersama dg ikatankimia => Efeknyapd Sifat polimer

Silicone : Tgdibawahtemp.ruang.

Ikatan polimer

bercabang

graft

Blok



Cis-trans

iso

random

sindio





Komposisi polimer : Blending : mencampur 2 atau lebih polimer

sbl moulding pd thermoplastic polimer Copolymer : Mencampur 2 polimer : random,

blok

Plasticisers : Mol yg lbh rendahditambahkan efek pd Tg dan elastic

modulus lebih fleksibel ( PVC) di KG :

dibuthyl phthalate dalam soft liners

Composites : Kombinasi material yg

masing2 komponen mempertahankan

identitasnya: matrik & filler





Polymers are highly versatile

materials in that they can be

solid or liquid, brittle or flexible

at body temperature, dependingon their composition and

configuration

Gaya geser



Pengaruh perlakuan pd struktur

y g

Pada elastik susunan akan kembali ke posisi semula



1. Susunan reguler dr atom dlm metal

2. Diberi tekanan (stressed), lapisan atom dpt slide satusama lain,ikatan tetap tp bentuknya beda

3. Alloi : Tidak menyatu ttp sec fisik tercampur( adanyacamp akan mengganggu lapisan simetri=> mengurangikemampuan slip=> keras tp kurang malleable





Logam yg dietsa sebagian permukaan

akan larut, warnaakan berbeda danmudah berikatandengan material lain





Gigi tiruan :T



Gigi tiruan :

* Lepasan

* Cekat..implant

Kekuatan > mat ygdigigit / dihaluskan

Bentuk material

Padat

Cair

Gas

Tumpatan

* Polimer

* Logam* Ceramic

Ikatan:Primer &sekunder

Struktur+Material

Documents