Manfaat dan Aplikasi Biokomposit
Artikel ini merupakan sambungan dari artikel di edisi 29 dengan judul Biokomposit yang diperkuat Biofiber
Baca : Biokomposit yang diperkuat Biofiber
BULETIN TEKSTIL.COM/ Jakarta – Biokomposit bersifat ramah lingkungan karena dapat terurai secara hayati, ramah lingkungan dan sifat-sifatnya dapat dengan mudah disesuaikan tergantung pada aplikasi masing-masing. Biokomposit kompatibel dengan industri biomedis dan makanan. Bahan baku yang digunakan untuk biokomposit merupakan sumber daya terbarukan, mudah didapat dan melimpah jumlahnya. Karena kompatibilitasnya, biokomposit dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.
Terlepas dari keuntungannya, ada beberapa keterbatasan dalam penggunaan biokomposit. Seperti tidak dapat digunakan untuk aplikasi bantalan beban berat. Biofiber bersifat hidrofilik dan ketika digunakan dalam komposit, kontak kelembaban dapat menyebabkan gelombang air dalam komposit. Biokomposit rentan terhadap serangan bakteri, jamur dan serangga serta memiliki daya tahan yang buruk pada lingkungan basa.
Aplikasi Biokompisit pada bidang kesehatan
Biokomposit yang terbuat dari kolagen, kitosan, kitin, dll, dapat digunakan dalam manufaktur aditif untuk bahan bio-inspired. Ini banyak digunakan dalam pencetakan 3D organ, seperti tulang. Beberapa biokomposit digunakan dalam implan medis dan pengiriman obat. Baru-baru ini biokomposit banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti industri otomotif, implan medis, industri kedirgantaraan, konstruksi, produk rumah tangga, biosensor dan bahan pengontrol kebisingan serta getaran.
Dalam penelitian baru-baru ini, nanosfer biokomposit pengisi tulang osteoindustive dikembangkan menggunakan hidroksiapatit yang didoping strontium dengan kopresipitasi ultrasonik fibroin sutera. Nanosfer biokomposit kasar dan tidak rata dengan diameter berkisar antara 500 hingga 700 nm. Diamati bahwa nanosfer yang dikembangkan berpotensi biokompatibel untuk pengisian tulang selama perawatan patah tulang, infeksi tulang, trauma, dan reseksi tumor tulang. Dalam penelitian lain, sekrup interferensi biokomposit dikembangkan dari mikro b-trikalsium fosfat poli levo (96%)/dextro (4%) lactide beta-tricalcium phosphate untuk rekonstruksi ligamen anterior pada cedera lutut manusia. Sekrup ditanamkan pada dua puluh manusia dan disimpan selama 42 bulan observasi pasca operasi. Hasilnya menunjukkan biokompatibilitas lengkap tanpa pelebaran terowongan, perubahan litik atau kistik. Lokasi sekrup menunjukkan osteokonduktivitas yang baik dan osifikasi lengkap.
Demikian pula, nanohidroksiapatit dikombinasikan dengan polimer seperti kolagen, glikol dan kitosan untuk membentuk biokomposit perancah keramik/biopolimer yang cocok untuk implan tulang. Diamati hidroksiapatit bersama dengan kolagen meningkatkan kekuatan mekanik dan juga meniru lingkungan tulang yang meningkatkan pertumbuhan jaringan tulang. Berbagai kemajuan di bidang medis dieksplorasi baru-baru ini, tetapi kebanyakan dari mereka berada di bawah uji klinis.
Pengembangan dalam perangkat elektronik yang dapat dikenakan meliputi substrat kapas yang dilapisi dengan graphene nanoplatelets (GnPs), carbon nanofibers (CnFs), dan carbon nanotubes (CnTs) berdinding banyak. Karena sifat fleksibilitasnya, pengembangan ini dapat digunakan dalam berbagai bidang elektronik, sel surya, alat diagnostik elektro, penghalang gas, robotika, dan perisai elektromagnetik. Di antara bahan organik lainnya, asam aleuritik (9,10,16-trihidroksiheksadekanoat) adalah bahan baru dieksplorasi yang digunakan dalam membangun blok polimer meniru elemen struktural cutin tanaman. Asam lemak polihidroksilasi ini dipolimerisasi menggunakan pendekatan kimiawi untuk menghasilkan polialeuritat, poliester rantai panjang yang menunjukkan sifat struktural yang baik bila dikombinasikan dengan campuran selulosa dan asam laktat. Hal ini sebagian besar digunakan dalam kemasan makanan dan barang elektronik karena sifatnya yang menarik seperti infusibility, hydrophobicity dan insolubility.
Kesadaran lingkungan telah memaksa banyak industri otomotif untuk mengembangkan biokomposit yang menggantikan bahan sintetis tradisional dalam aplikasi otomotif. Aplikasi praktis dari biokomposit terjadi pada akhir abad ke-20. Kendaraan komersial pertama Toyota melibatkan penggunaan matriks PLA dari ubi jalar dan tebu yang diperkuat dengan serat kenaf pada penutup ban serep model RAUM 2003. Aplikasi serupa terlihat pada Audi A3, di mana panel samping terbuat dari biokomposit yang diperkuat serat rami.
Panel mobil yang menggunakan biokomposit
Masa depan Biokomposit
Baru-baru ini, biokomposit baru dikembangkan dengan kombinasi poli (vinil alkohol), kitosan dan oksida grafena yang dapat digunakan untuk aplikasi pembalut luka yang disesuaikan melalui eksperimen VIVO. Hal ini diamati bahwa ia memiliki antimikroba yang lebih baik, sifat anti-inflamasi dengan proliferasi sel yang diperpanjang juga terbukti bekerja lebih baik daripada film PVA/kitosan ikatan silang genipin. Saat ini, kitosan merupakan bahan potensial karena biokompatibilitasnya dengan jaringan hidup dan banyak digunakan dalam aplikasi bedah dan biomedis. Penelitian biokomposit berbasis kitosan akan sangat bermanfaat pada bidang perawatan medis selama trauma, patah tulang dan memfasilitasi penyembuhan jaringan. Demikian pula, kitosan juga digunakan sebagai penyerap dalam berbagai aplikasi industri dan medis. Dalam penelitian terbaru, kitosan yang berasal dari limbah udang melalui fermentasi asam laktat dikombinasikan dengan matriks polimer untuk membentuk pelet dan digunakan dalam reaktor mini untuk menyerap ion tembaga dari larutan air.
Dalam penelitian lain butiran biokomposit dikembangkan dari kitosan kulit udang dan tanah liat termodifikasi kaya kaolinit yang lebih rentan terhadap penyerapan logam berat dan pewarna dari limbah industri. Diamati kitosan memiliki efek yang lebih potensial pada pengolahan air limbah untuk mencegah kontaminasi. Saat ini, berbagai penelitian dan teknik baru bermunculan untuk potensi penggunaan kitosan sebagai bahan pengolahan air yang akan berdampak besar pada kehidupan laut dalam waktu dekat.
Biokomposit baru-baru ini telah memperluas aplikasinya ke sektor energi. Dalam sebuah penelitian diketahui bahwa glikol/boron nitrida dengan kitosan memiliki kapasitas untuk menyimpan energi panas. Dengan cara yang sama, bubuk kopi bekas yang digabungkan dengan lilin alami dapat digunakan sebagai bahan pengubah fase untuk aplikasi bangunan dan konstruksi. Sebagian besar bahan sintetis digunakan dalam bidang energi seperti penyimpanan energi listrik dan panas. Untuk mengatasi masalah ini, penelitian biokomposit di bidang ini sangat terbatas.
Minat industri biokomposit telah meningkat secara bertahap selama beberapa dekade terakhir. Serat alam memiliki peran yang menjanjikan dalam mengurangi bobot mobil sehingga meningkatkan efisiensi bahan bakar. Material baru yang efisien dikembangkan dengan hibridisasi biokomposit. Untuk menciptakan kesadaran lingkungan, Ford memperkenalkan mobil konsep U pada tahun 2003, yang seluruhnya terbuat dari bahan ramah lingkungan. Dengan demikian, dapat dilihat bahwa terdapat berbagai industri yang berfokus pada revolusi industri hijau untuk mengurangi bahaya lingkungan. Saat ini, konservasi lingkungan mengarahkan industri global untuk fokus pada bahan berbasis bio seperti beberapa industri di bawah ini :
- Toyota menggunakan serat kayu/kapas, sisal dan rami untuk membuat kotak sarung tangan.
- Mercedes Benz menggunakan sisal dan rami untuk membuat panel pintu interior.
- Ford menggunakan rami, sabut, rami dan sisal untuk membuat tutup ujung di mobil.
- Daimler Chrysler menggunakan rami untuk membuat trim pilar.
Ada beberapa keterbatasan yang menyangkut penggunaan biokomposit dalam bidang otomotif karena daya tahan dan kekuatan mekanik yang terbatas. Saat ini banyak penelitian mengenai upaya peningkatan daya tahan dan kekuatan biokomposit untuk aplikasi otomotif yang efektif. Dalam hal ini, banyak peneliti terlibat dalam pengembangan daur ulang, permesinan dan sifat tribologi biokomposit. Di masa depan, pengembangan struktur ringan yang tahan lama akan meningkatkan efisiensi bahan bakar dan mengurangi pemanasan global dengan meminimalkan emisi mobil.
(Red B-Teks/AH – RTA)
diolah dari berbagai sumber
Views: 186
Pingback: EDISI Ke 30 Buletintekstil.com - BULETIN TEKSTIL