Bahan keramik biasa pada umumnya mengembang saat dipanaskan dan berkontraksi saat didinginkan. Perubahan suhu yang berulang dapat menyebabkan bahan tersebut patah dan akhirnya gagal.

Para peneliti berhasil men­ciptakan aerogel keramik yang sangat ringan dan tahan lama. Material baru ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.

Salah satunya sebagai isolasi pe­sawat ruang angkasa karena dapat menahan panas yang hebat dan perubahan suhu yang hebat yang selama misi luar angkasa.

Peneliti ini merupakan hasil kolaborasi para ilmuwan Universi­tas California, Los Angeles (UCLA) dengan delapan lembaga penelitian lainnya. Aerogel keramik telah digu­nakan untuk mengisolasi peralatan industri sejak 1990-an.

Dan telah digunakan untuk mengisolasi peralatan ilmiah pada misi penjelajah Mars NASA. Tetapi versi baru ini jauh lebih tahan lama setelah terkena panas ekstrem dan lonjakan suhu berulang.

Keunggulan lainnya adalah ba­han ini jauh lebih ringan. Komposisi atomik yang unik dan struktur mik­roskopis juga membuatnya sangat elastis.

Saat dipanaskan, materialnya berkontraksi bukannya melebar se­perti keramik lainnya. Bahan ini juga berkontraksi secara tegak lurus ke arah yang dikompresi, seperti halnya menekan bola tenis di atas meja dimana bagian tengah bola bergerak ke dalam daripada melebar keluar.

Kondisi berkebalikan dari ba­gaimana sebagian besar bahan saat bereaksi saat dikompresi. Hasilnya, bahan tersebut jauh lebih fleksibel dan tidak rapuh dibandingkan de­ngan aerogel keramik mutakhir:

Material ini dapat dikompresi hingga 5 persen dari volume aslinya dan sepenuhnya akan pulih, se­mentara aerogel lain yang ada dapat dikompresi hanya sekitar 20 persen untuk pulih sepenuhnya.

Penelitian yang diterbitkan di Science ini dipimpin oleh Xiang­feng Duan, seorang profesor kimia dan biokimia UCLA serta sejumlah ilmuan lain, di antaranya Yu Huang, seorang profesor ilmu dan teknik material UCLA; dan Hui Li dari Insti­tut Teknologi Harbin, Tiongkok.

Sementara penulis pertama studi ini adalah Xiang Xu, seorang ma­hasiswa postdoctoral bidang kimia di UCLA dari Harbin Institute of Technology; Qiangqiang Zhang dari Universitas Lanzhou; dan Menglong Hao dari UC Berkeley

Anggota lain dari tim peneliti berasal dari UC Berkeley; Universi­tas Purdue; Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley; Universitas Hu­nan, Tiongkok; Universitas Lanzhou, Cina; dan Universitas King Saud, Arab Saudi.

Terlepas dari kenyataan bahwa lebih dari 99 persen volumenya adalah udara, aerogel padat dan sangat kuat secara struktural untuk bobotnya. Material ini dapat dibuat dari banyak jenis bahan, termasuk keramik, karbon atau oksida logam.

Dibandingkan dengan isolator lain, aerogel berbasis keramik lebih unggul dalam memblokir suhu ekstrem, dan mereka memiliki kepadatan ultralow dan sangat tahan terhadap api dan korosi – semua kualitas yang cocok untuk pesawat ruang angkasa yang dapat digunakan kembali.

Tetapi aerogel keramik saat ini sangat rapuh dan cenderung patah setelah paparan suhu ekstrim dan perubahan suhu yang ekstrim berulang kali . Padahal kedua hal tersebut merupakan hal umum yangterjadi dalam perjalanan ruang angkasa.

Bahan baru terbuat dari lapisan tipis boron nitrida, keramik, dengan atom yang terhubung dalam pola segi enam, seperti kawat ayam.

Dalam penelitian yang dipimpin UCLA, ia bertahan dengan kondisi yang biasanya akan mematahkan aerogel lain. Itu bertahan hingga ratusan paparan terhadap lonjakan suhu yang tiba-tiba dan ekstrem.

Lalu, ketika para insinyur menaikkan dan menurunkan suhu dalam wadah pengujian antara minus 198 derajat Celcius dan 900 derajat di atas nol, mampu respons hanya dalam beberapa detik. Dalam tes lain, bahan ini kehilangan kurang dari 1 persen dari kekuatan mekaniknya setelah disimpan selama satu minggu pada 1.400 derajat Celcius.

“Kunci keawetan aerogel keramik baru kami adalah arsitekturnya yang unik,” kata Duan. “Fleksibilitas bawaannya membantu menghi­langkan hentakan dari panas dan guncangan suhu ekstrem yang akan menyebabkan aerogel keramik lain­nya gagal,” tambah Duan

Bahan keramik biasa biasanya mengembang saat dipanaskan dan berkontraksi saat didinginkan. Seiring waktu, perubahan suhu yang berulang dapat menyebabkan bahan-bahan tersebut patah dan akhirnya gagal.

Aerogel baru ini dirancang agar lebih tahan lama dengan melakukan hal yang sebaliknya – ia berkontraksi dan bukannya mengembang saat dipanaskan.

Selain itu, kemampuan aerogel untuk berkontraksi secara tegak lurus ke arah yang dikompresi – se­perti contoh bola tenis – membantu bertahan dari perubahan suhu yang berulang dan cepat. (Properti itu dikenal sebagai rasio Poisson nega­tif).

Ia juga memiliki “dinding” inte­rior yang diperkuat dengan struktur panel ganda, yang mengurangi berat material sekaligus meningkatkan kemampuan isolasinya.

Duan mengatakan proses yang dikembangkan peneliti untuk membuat aerogel baru juga bisa diadaptasi untuk membuat ma ultra-ringan lainnya.(koran-jakarta.com)