Lihat sumber Material swapulih

[[File:Self-Healing-Polymer-DHM-Digital-Holographic-Microscopy-lyncee-Tosoh-Corporation.gif|thumb|right|280px|Pengukuran tiga dimensi material swapulih yang diukur dengan menggunakan mikroskop holografik digital. Permukaan material telah digores oleh alat logam]]

'''Material swapulih''' (disebut juga '''material swasembuh''', ) adalah [[Bahan|senyawa]] buatan atau sintetis yang memiliki kemampuan bawaan untuk memperbaiki kerusakan dengan sendirinya secara otomatis tanpa intervensi manusia atau diagnosis eksternal. Secara umum, material akan terdegradasi seiring waktu akibat [[Kelelahan (material)|kelelahan]], kondisi lingkungan, atau kerusakan yang dialami selama penggunaan. [[Mekanika fraktur|Retak]] dan jenis kerusakan lainnya pada tingkat mikroskopis menunjukkan perubahan sifat [[Panas|termal]], [[listrik]], dan [[akustika|akustik]] dari material, serta perambatan retak dapat memicu kejadian [[kegagalan]] material. Pada umumnya retak sulit dideteksi pada tahap awal dan intervensi manual diperlukan untuk melakukan inspeksi dan perbaikan berkala. Berkebalikan dengan hal tersebut, material swapulih melawan degradasi melalui inisiasi mekanisme perbaikan dalam merespons kerusakan mikro.<ref>Swapan Kumar Ghosh. [https://books.google.com/books?id=4NH64BONX94C&pg=PA145 Self-healing materials : fundamentals, design Strategies, and applications]. Wiley – VCH. 2008. hlm. 145. ISBN 978-3-527-31829-2.</ref> Beberapa material swapulih dikategorikan sebagai struktur pintar yang dapat beradaptasi terhadap berbagai kondisi lingkungan berdasarkan sifat aktuasi dan penginderaan material tersebut.<ref>Swapan Kumar Ghosh. [https://books.google.com/books?id=4NH64BONX94C&pg=PA145 Self-healing materials : fundamentals, design Strategies, and applications]. Wiley – VCH. 2008. hlm. 145. ISBN 978-3-527-31829-2.</ref>

Walaupun jenis material swapulih yang paling umum merupakan kategori [[polimer]] atau [[elastomer]], sifat swapulih mencakup seluruh kategori material, yaitu [[logam]], [[keramik]], dan [[semen|material bersemen]]. Mekanisme pemulihan bervariasi, mulai dari perbaikan intrinsik hingga penambahan agen perbaikan dalam pembuluh mikroskopis. Untuk material yang secara ketat terdefinisi sebagai material swapulih otonom, terdapat sifat penting bahwa proses pemulihan terjadi tanpa intervensi manusia. Sementara itu, terdapat polimer swapulih yang teraktivasi sebagai respons dari stimulus eksternal (cahaya, perubahan temperatur, dll.) untuk memulai proses pemulihan.

Material yang dapat memperbaiki kerusakan akibat penggunaan normal secara intrinsik dapat mencegah biaya yang diakibatkan oleh kegagalan material, menurunkan biaya berbagai proses industri melalui masa hidup yang lebih panjang, dan mereduksi ketakefektifan akibat degradasi seiring waktu.<ref>''Self healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook: A review''. ''Express Polymer Letters''. 2008. Vol. 2 (4). hlm. 238–50. doi:10.3144/expresspolymlett.2008.29.</ref>

== Sejarah ==
Bangsa [[Romawi Kuno]] menggunakan semacam [[lepa kapur]] yang diketahui memiliki sifat swapulih.<ref>Erin Wayman. [http://www.smithsonianmag.com/history/the-secrets-of-ancient-romes-buildings-234992/?no-ist The Secrets of Ancient Rome's Buildings]. ''Smithsonian''. 16 November 2011.</ref> Pada tahun 2014, geolog Marie Jackson dan koleganya membuat ulang jenis lepa yang digunakan pada [[Pasar Trajanus]] dan struktur Romawi lainnya, seperti [[Pantheon, Roma|Pantheon]] dan [[Koloseum]], serta mempelajari respons material tersebut terhadap keretakan.<ref>[http://newscenter.lbl.gov/2014/12/15/roman-architectural-concrete/ Back to the Future with Roman Architectural Concrete]. ''Lawrence Berkeley National Laboratory''. University of California. 15 Desember 2014.</ref> Bangsa Romawi mencampurkan jenis [[abu vulkanik]] tertentu yang disebut [[tras rosse]], berasal dari [[Colli Albani|Perbukitan Alban]], dengan [[kapur tohor]] dan [[air]]. Mereka menggunakan campuran tersebut untuk melekatkan bongkahan [[tuf|batu putih]], agregat dari batuan vulkanik, yang berukuran sekitar satu desimeter.<ref>Erin Wayman. [http://www.smithsonianmag.com/history/the-secrets-of-ancient-romes-buildings-234992/?no-ist The Secrets of Ancient Rome's Buildings]. ''Smithsonian''. 16 November 2011.</ref>
Sebagai hasil [[aktivitas tras]] dalam pemulihan material, kapur berinteraksi dengan senyawa lain di dalam campuran dan terganti dengan kristal mineral [[kalsium aluminosilikat]] yang disebut [[stratlingit]]. Kristal stratlingit yang berbentuk lempengan tumbuh di dalam matriks semen, termasuk pada zona antarmuka tempat retakan cenderung terbentuk. Berlangsungnya pembentukan kristal ini menyatukan lepa dan agregat kasar, melawan pembentukan retak, dan menghasilkan material yang bertahan hingga 1.900 tahun.<ref>Kevin Hartnett. [https://www.bostonglobe.com/ideas/2014/12/19/why-ancient-roman-concrete-still-standing/ED4F1Mg8FJSBO6bGo5ekIP/story.html Why is ancient Roman concrete still standing?]. ''Boston Globe''. 19 Desember 2014.</ref><ref>''Mechanical resilience and cementitious processes in Imperial Roman architectural mortar''. ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. December 2014. Vol. 111 (52). hlm. 18484–89. doi:10.1073/pnas.1417456111.</ref>

=== Ilmu material ===
Material swapulih baru muncul sebagai bidang studi yang dikenal secara luas pada abad ke-21. Konferensi internasional bertopik material swapulih pertama diadakan pada tahun 2007.<ref>[http://tudelft.nl/en/current/latest-news/article/detail/eerste-internationale-conferentie-over-zelfherstellende-materialen-1/ First international conference on self-healing materials]. Universitas Teknologi Delft. 12 April 2007.</ref> Bidang studi material swapulih berkaitan dengan material [[biomimetika]] seperti permukaan dan material baru dengan kemampuan swaorganisasi yang dilekatkan, di antaranya material swalumas dan swabersih.<ref>''Biomimetics in Materials Science: Self-healing, self-lubricating, and self-cleaning materials''. Springer. 2011. Vol. 152. ISBN 978-1-4614-0925-0.</ref>

== Biomimetika ==
Tumbuhan dan hewan memiliki kemampuan untuk merapatkan dan menyembuhkan luka. Pada tumbuhan, kemampuan swarapat mencegah tumbuhan mengalami desikasi dan infeksi oleh kuman patogenik. Perapatan luka memberikan waktu terhadap proses swapulih untuk menutup luka juga sebagian memberikan kontribusi dalam pengembalian sifat mekanis dari organ tumbuhan. Berdasarkan berbagai proses swarapat dan swapulih pada tumbuhan, berbagai prisip fungsional diimplimentasikan pada material swapulih yang terinspirasi oleh [[proses biologis]] ini.<ref>[https://archive.org/details/selfhealingpolym0000wolf Self-Healing Polymers]. Wiley-VCH. 2013. hlm. [https://archive.org/details/selfhealingpolym0000wolf/page/60 61]–89. doi:10.1002/9783527670185.ch2. ISBN 978-3-527-33439-1.</ref><ref>''Materials Design Inspired by Nature: Function through Inner Architecture''. The Royal Chemical Society. 2013. Vol. 4. hlm. 359–89.</ref><ref>''Selbstreparatur in Natur und Technik. – Konstruktion''. 2014. hlm. 9, 72–75, 82.</ref> Tautan yang menghubungkan antara model biologis dan aplikasi teknis adalah proses abstraksi yang menjelaskan prinsip fungsional yang mendasari model biologis dan dapat menjadi model analitis<ref>''An analytic model of the self-sealing mechanism of the succulent plant Delosperma cooperi''. ''Journal of Theoretical Biology''. November 2013. Vol. 336. hlm. 96–109. doi:10.1016/j.jtbi.2013.07.013.</ref> atau model [[analisis numerik|numerik]]. Dalam kasus yang sebagian besar proses fisika-kimianya melibatkan proses transfer secara khusus memberikan hasil yang menjanjikan.

Pengembangan sistem swapulih pada komposit polimer dilakukan melalui pendekatan perancangan [[biomimikri|biomimetika]] ini.<ref>''Self-healing polymer composites: mimicking nature to enhance performance''. ''Bioinspiration & Biomimetics''. March 2007. Vol. 2 (1). hlm. P1–9. doi:10.1088/1748-3182/2/1/P01.</ref><ref>[http://www.crgrp.com/technology/overviews/reflexive.html Genesys Reflexive (Self-Healing) Composites]. Cornerstone Research Group.</ref> Salah satu struktur polimer tersebut pada dasarnya meniru struktur kulit. Struktur ini tersusun dari substrat [[epoksi]] mengandung kisi saluran mikro yang memuat [[disiklopentadiena]] (DCPD) dan digabungkan dengan [[katalis Grubbs]] pada permukaannya. Material ini menunjukkan pemulihan ketangguhan parsial setelah fraktur dan dapat diuji berkali-kali karena kemampuan
pemenuhan saluran setelah pemakaian. Proses pemulihan ini tidak berulang selamanya akibat pertumbuhan retak seiring waktu pada [[polimer]] di bidang pemulihan sebelumnya.<ref>[http://colloids.matse.illinois.edu/articles/toohey_natmat_2007.pdf Self-healing materials with microvascular networks]. ''Nature Materials''. August 2007. Vol. 6 (8). hlm. 581–85. doi:10.1038/nmat1934.</ref>

Busa pelapis dari struktur [[pneumatik]] juga dikembangkan melalui biomimetika yang terinspirasi oleh proses swarapat cepat pada [[tumbuhan merambat]] ''[[Aristolochia macrophylla]]'' dan spesies yang berkaitan lainnya.<ref>''Morphological aspects of self-repair of lesions caused by internal growth stresses in stems of Aristolochia macrophylla and Aristolochia ringens''. ''Proceedings. Biological Sciences''. July 2010. Vol. 277 (1691). hlm. 2113–20. doi:10.1098/rspb.2010.0075.</ref> Dengan berat dan ketebalan lapisan busa yang rendah, efisiensi pemulihan maksimum dapat dicapai sebesar 99,9% dan bahkan lebih.<ref>''Investigation of a fast mechanical self-repair mechanism for inflatable structures''. ''International Journal of Engineering Science''. 2013. Vol. 63. hlm. 61–70. doi:10.1016/j.ijengsci.2012.11.002.</ref><ref>''Structural and mechanical properties of flexible polyurethane foams cured under pressure''. ''Journal of Cellular Plastics''. 2012. Vol. 48. hlm. 49–65. doi:10.1177/0021955X11429171.</ref><ref>''Self-repairing membranes for inflatable structures inspired by a rapid wound sealing process of climbing plants''. ''Journal of Bionic Engineering''. 2011. Vol. 8 (3). hlm. 242–50. doi:10.1016/S1672-6529(11)60028-0.</ref> Model lainnya adalah bantalan lateks tumbuhan seperti pada [[beringin]] (''Ficus benjamina''), [[Para (pohon)|pohon para]] (''Hevea brasiliensis''), dan ''[[Euphorbia]] spp.'' yang melibatkan koagulasi lateks dalam merapatkan [[lesi]].<ref>''Restoration of tensile strength in bark samples of Ficus benjamina due to coagulation of latex during fast self-healing of fissures''. ''Annals of Botany''. March 2012. Vol. 109 (4). hlm. 807–11. doi:10.1093/aob/mcr307.</ref><ref>''Investigating the rheological properties of native plant latex''. ''Journal of the Royal Society, Interface''. January 2014. Vol. 11 (90). hlm. 20130847. doi:10.1098/rsif.2013.0847.</ref><ref>''Comparative study on plant latex particles and latex coagulation in Ficus benjamina, Campanula glomerata and three Euphorbia species''. ''PLOS ONE''. 2014. Vol. 9 (11). hlm. e113336. doi:10.1371/journal.pone.0113336.</ref> Strategi swarapat berbeda pada material elastomerik dikembangkan dan menunjukkan pemulihan mekanis yang signifikan setelah memiliki lesi makroskopis.<ref>''Pflanzliche Selbstheilung als Vorbild für selbstreparierende Elastomerwerkstoffe, GAK – Gummi, Fasern, Kunststoffe''. ''International Polymer Science and Technology''. 2011. Vol. 64 (8). hlm. 472–75.</ref><ref>''Self-healing rubbers based on NBR blends with hyperbranched polyethylenimines''. ''Macromolecular Materials and Engineering''. 2012. Vol. 9 (5). hlm. 411–19. doi:10.1002/mame.201100162.</ref>

== Polimer dan elastomer swapulih ==
Pada abad ini, polimer menjadi material dasar dari produk di dalam kehidupan sehari-hari seperti plastik, karet, film, serat, atau cat. Permintaan yang sangat besar ini memaksa untuk meningkatkan reliabilitas dan masa pakai, serta merancang suatu kelas material polimerik baru yang dapat memulihkan fungsionalitas material setelah mengalami kerusakan atau kelelahan. Material polimer ini dapat dibagi menjadi dua kelompok berbeda berdasarkan pendekatan mekanisme swapulih, yaitu intrinsik dan ekstrinsik.<ref>[https://archive.org/details/sim_chemical-society-great-britain-chemical-society-reviews_2013-09-07_42_17/page/n401 Self-healing polymeric materials]. ''Chemical Society Reviews''. September 2013. Vol. 42 (17). hlm. 7446–67. doi:10.1039/c3cs60109a.</ref><ref>Mahendra S. Mahajan. ''Applications of Encapsulation and Controlled Release''. CRC Press. 2019. hlm. 249. doi:10.1201/9780429299520. ISBN 9780429299520.</ref>

Polimer swapulih otonom mengikuti proses tiga tahap yang sangat mirip dengan respons biologis. Pada saat terjadinya kerusakan, respons pertama adalah aktuasi atau pemicuan yang terjadi hampir seketika setelah kerusakan bertahan. Respons selanjutnya adalah mentranspor material ke wilayah terdampak yang juga berlangsung sangat cepat. Respons terakhir adalah proses perbaikan kimiawi. Proses ini beragam bergantung pada mekanisme pemulihan yang tersedia (seperti [[polimerisasi]], pengaitan, dan pertautan silang terbalikkan). Material ini juga dapat diklasifikasikan menurut tiga mekanisme pemulihan (berbasis kapsul, berbasis vaskular, dan intrinsik) yang dapat dihubungkan secara kronologis melalui empat generasi.<ref>Saul Utrera-Barrios. ''Evolution of self-healing elastomers, from extrinsic to combined intrinsic mechanisms: a review''. ''Materials Horizons''. 2020. Vol. 7 (11). hlm. 2882–2902. doi:10.1039/D0MH00535E.</ref> Walaupun memiliki kemiripan pada beberapa hal, mekanisme ini berbeda pada respons yang tersembunyi atau tercegah hingga kerusakan aktual bertahan.

=== Pemecahan polimer ===
Dari perspektif molekul, polimer tradisional mengalami leleh akibat tegangan mekanis melalui pembelahan [[ikatan sigma]].<ref>[https://archive.org/details/sim_chemical-reviews_2009-11-11_109_11/page/5755 Mechanically-induced chemical changes in polymeric materials]. ''Chemical Reviews''. November 2009. Vol. 109 (11). hlm. 5755–98. doi:10.1021/cr9001353.</ref> Sementara polimer lebih baru dapat mengalami leleh dengan cara berbeda, polimer tradisional pada biasanya mengalami leleh melalui [[homolisis (kimia)|pembelahan ikatan homolitik]] atau [[heterolisis (kimia)|heterolitik]]. Faktor-faktor yang memengaruhi bagaimana suatu polimer mengalami leleh adalah jenis tegangan, sifat kimiawi yang melekat pada polimer, tingkat dan jenis [[solvasi]], dan temperatur.<ref>[https://archive.org/details/sim_chemical-reviews_2009-11-11_109_11/page/5755 Mechanically-induced chemical changes in polymeric materials]. ''Chemical Reviews''. November 2009. Vol. 109 (11). hlm. 5755–98. doi:10.1021/cr9001353.</ref> Dari perspektif [[makromolekul]], tegangan menyebabkan kerusakan pada tingkat molekul dan mengarah pada kerusakan skala yang lebih besar disebut retakan mikro.<ref>''Self-healing of damage in fibre-reinforced polymer-matrix composites''. ''Journal of the Royal Society, Interface''. April 2007. Vol. 4 (13). hlm. 381–87. doi:10.1098/rsif.2006.0209.</ref> Retakan mikro terbentuk ketika kedekatan rantai polimer yang bersebelahan mengalami kerusakan, menyebabkan pelemahan serat secara keseluruhan.<ref>''Self-healing of damage in fibre-reinforced polymer-matrix composites''. ''Journal of the Royal Society, Interface''. April 2007. Vol. 4 (13). hlm. 381–87. doi:10.1098/rsif.2006.0209.</ref>

==== Pembelahan ikatan homolitik ====
Polimer telah teramati memiliki proses pembelahan ikatan homolitik melalui penggunaan pengangkut [[radikal bebas]] seperti [[DPPH]] (2,2-difenil-1-pikrilhidrasil) dan PMNB (pentametilnitrosobenzena). Ketika ikatan terbelah secara homolitik, dua spesies radikal terbentuk yang dapat bergabung ulang untuk memperbaiki kerusakan atau menginisiasi pembelahan homolitik lainnya yang dapat menyebabkan kerusakan lebih lanjut.<ref>[https://archive.org/details/sim_chemical-reviews_2009-11-11_109_11/page/5755 Mechanically-induced chemical changes in polymeric materials]. ''Chemical Reviews''. November 2009. Vol. 109 (11). hlm. 5755–98. doi:10.1021/cr9001353.</ref>

==== Pembelahan ikatan heterolitik ====
Polimer juga telah teramati memiliki proses pembelahan ikatan heterolitik melalui eksperimen [[pelabelan isotop]]. Ketika ikatan terbelah secara heterolitik, spesies [[kation]] dan [[anion]] terbentuk yang dapat bergabung ulang untuk memperbaiki kerusakan, mengalami [[pendinginan cepat]] oleh pelarut, atau dapat bereaksi secara destruktif dengan polimer terdekat.<ref>[https://archive.org/details/sim_chemical-reviews_2009-11-11_109_11/page/5755 Mechanically-induced chemical changes in polymeric materials]. ''Chemical Reviews''. November 2009. Vol. 109 (11). hlm. 5755–98. doi:10.1021/cr9001353.</ref>

==== Pembelahan ikatan terbalikkan ====
Beberapa polimer secara tak normal mengalami leleh terbalikkan akibat tegangan mekanis.<ref>''Mendable Polymers''. ''Journal of Materials Chemistry''. 2008. Vol. 18. hlm. 41–62. doi:10.1039/b713953p.</ref> Polimer berbasis [[reaksi Diels-Alder]] memiliki proses [[sikloadisi]] terbalikkan dengan tegangan mekanis membelah dua ikatan sigma pada reaksi retro Diels-Alder. Tegangan ini menghasilkan tambahan elektron ikatan pi yang berlawanan dengan pembentukan radikal bebas atau gugus bermuatan.<ref>''Self healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook: A review''. ''Express Polymer Letters''. 2008. Vol. 2 (4). hlm. 238–50. doi:10.3144/expresspolymlett.2008.29.</ref>

==== Pemecahan supramolekul ====
Polimer [[Kimia supramolekul|supramolekul]] tersusun atas monomer yang berikatan secara [[Ikatan non kovalen|non kovalen]].<ref>''Hydrogen-bonded supramolecules polymers: A literature review''. ''Journal of Materials Science''. 2005. Vol. 40 (3). hlm. 547–59. doi:10.1007/s10853-005-6288-7.</ref> Ikatan yang umum terjadi di antaranya [[ikatan hidrogen]],<ref>Saul Utrera-Barrios. ''Design of Rubber Composites with Autonomous Self-Healing Capability''. ''ACS Omega''. 17 January 2020. Vol. 5 (4). hlm. 1902–10. doi:10.1021/acsomega.9b03516.</ref> [[Kompleks koordinasi|koordinasi]] logam, dan [[gaya van der Waals]].<ref>''Hydrogen-bonded supramolecules polymers: A literature review''. ''Journal of Materials Science''. 2005. Vol. 40 (3). hlm. 547–59. doi:10.1007/s10853-005-6288-7.</ref> Tegangan mekanis pada polimer supramolekul menyebabkan disrupsi ikatan non kovalen tertentu, mengarah pada pemisahan monomer dan pemecahan polimer.

== Pranala luar ==
*

== Referensi ==
<references />

== Sumber dan atribusi ==

Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Material+swapulih&oldid=29487991 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29487991 (2026-07-23T06:42:03Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.

<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->