Katagori : Komputasi Teknik

Seiring semakin berkembangnya kemampuan komputer dalam melakukan perhitungan Metoda Monte Carlo semakin banyak dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi teknologi modern saat ini. Konsep metoda ini sebenarnya sudah digunakan sejak abad ke-18 oleh Comte de Buffon yang mengembangkan eskperimen untuk memperoleh rasio antara diameter dan keliling lingkaran. Di awal abad ke-20 metoda ini pun digunakan untuk memecahkan persamaan Boltzmann. Namun pemakaian metoda ini semakin matang dan mendapatkan nama `Metoda Monte Carlo` sejak digunakan dan dikembangkan dalam Manhattan Project pada perang dunia ke-II di laboratorium Los Alamos (sekarang bernama Los Alamos National Laboratory, LANL).¹

Tulisan ini berusaha memberikan pengenalan mengenai konsep metoda Monte Carlo dengan sedikit formula matematika terkait. Pemahaman terhadap konsep dari metoda ini akan membantu dalam pemanfaatan metoda ini di bidang-bidang lainnya, baik untuk membangun perangkat lunak sendiri maupun membantu menghindari kesalahan dalam menggunakan perangkat lunak yang sudah siap pakai.

Selengkapnya silakan download versi pdf dari tulisan ini.

Model FEM untuk tabrakan

LS-DYNA adalah sebuah software komersial yang berbasis FEA, software ini banyak digunakan untuk melakukan analisa fenomena fisika dinamis seperti benturan atau ledakan.

Cikal-bakal LS-DYNA adalah DYNA3D, yang dikembangkan oleh Dr.John Helmquist saat bekerja di Lawrence Livermore National Laboratory, Los Alamos, Amerika Serikat tahun 1970-an. Saat itu DYNA3D banyak digunakan untuk menghitung ketahanan dinding tank terhadap rudal anti-tank atau ketahanan dinding bunker terhadap ledakan bom. Setelah berhenti dari Livermore Laboratory, Dr.Helmquist mendirikan Livermore Software Technology Corporation (LSTC) dan mengembangkan lagi DYNA3D untuk tujuan yang lebih general yaitu memecahkan berbagai macam fenomena fisika terutama yang berkaitan dengan kekuatan material dan struktur. Pada tahun 1988 LS-DYNA 3D diluncurkan dan mendapat sambutan yang baik dari para ahli struktur (2). Setelah melalui berbagai penyempurnaan, LS-DYNA sekarang ini menjadi salah satu software standar untuk menguji secara virtual kekuatan material dan struktur, pada fenomena dinamis seperti tabrakan mobil, kapal laut atau pesawat terbang.

Website resmi ls-dyna: www.lstc.com

Sudah menjadi pengetahuan umum bahwa pihak militer adalah salah satu pengguna teknologi paling canggih di dunia. Banyak terobosan revolusioner yang diawali dari penelitian untuk keperluan dunia militer, sebutlah misalnya teknologi nuklir dan internet. Kedua teknologi ini pada awalnya dikembangkan secara terstruktur dan massif untuk memenuhi kebutuhan militer, namun seiring dengan perkembangan zaman, akhirnya lebih banyak digunakan untuk keperluan masyarakat umum.

Teknologi nuklir dalam bentuknya yang sekarang, secara sistematis pertamakali dikembangkan oleh pihak Amerika dengan program nasional yang secara populer dikenal sebagai Manhattan Project. Berlangsung selama tahun 1942-1946, proyek ini sukses mewujudkan senjata pemusnah massal paling mengerikan dalam sejarah manusia yang dicobakan di Hiroshima dan Nagasaki pada akhir PD II. Waktu berjalan, teknologi nuklir kemudian banyak digunakan untuk keperluan sipil seperti pembangkit tenaga listrik dan pertanian sejak tahun 1960-an. Dewasa ini teknologi nuklir menjadi salah satu teknologi yang paling banyak diburu oleh banyak negara, baik untuk keperluan sipil maupun militer.

Teknologi internet juga memilki keterkaitan yang kuat dengan pihak militer. Pada tahun 1970-an, untuk memenuhi kebutuhan network militer Amerika yang aman, di Pentagon diluncurkan program ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). Pada awalnya koneksi antar komouter hanya berupa sistem local area network (LAN) sederhana. Komunikasi satu computer dengna computer lain pada saat itu berjalan di layar hitam, lewat konsol program yang antara lain bernama telnet. Setelah teknologi paket TCP/IP dikembangkan terjadilah lompatan-lompatan besar, dan ketika browser kemudian diperkenalkan,pemakaian internet meledak dan menandai era baru yang kita kenal dengan era teknologi informasi yang mendunia. Dewasa ini, hampir seluruh dunia bergantung pada internet dan di banyak negara sulit membayangkan bagaimana kehidupan manusia modern tanpa internet.

Masih banyak lagi contoh alat canggih yang ditelurkan oleh penelitian di dunia militer, antara lain robot sebesar serangga yang digunakan untuk keperluan mata-mata, atau alat penyadap percakapan sebesar kancing baju atau bahkan lebih kecil. Mengapa penelitian di litbang militer negara maju bisa menghasilkan teknologi demikian canggih?  Salah satu jawabannya adalah, dukungan penuh pemerintah dalam bentuk kebijakan dan dana yang melimpah.

2. Pengantar Penerapan Teknologi Simulasi

Dalam tulisan kali ini saya ingin memperkenalkan bagaimana dunia militer memakai secara maksimal teknologi simulasi untuk menghasilkan peralatan perang yang lebih baik daripada generasi sebelumnya. Saya mengambil contoh penerapan Finite Element Analysis (FEA) dengan menggunakan software komersial LS-DYNA untuk menganalisa kekuatan bahan perisai baja terhadap hantaman peluru senapan otomatis. Inti dari FEA ini adalah sebuah metode perhitungan yang disebut dengan Finite Element Method (FEM), dalam bahasa Indonesia kita sebut dengan metode elemen hingga.

FEM adalah sebuah istilah untuk teknik kalkulasi numerik yang sangat praktis dan mudah diterapkan untuk berbagai masalah-masalah rekayasa. Prinsip FEM adalah penghitungan fenomena fisika kompleks yang disederhanakan dengan cara membagi-bagi sebuah obyek menjadi banyak elemen, lalu satu-persatu elemen tersebut dicari penyelesaiannya, dan akhirnya semua penyelesaian tersebut digabung untuk mendapatkan penyelesaian secara keseluruhan ⁽¹⁾. Istilah FEA, pada prakteknya dimaksudkan sebagai metode analisa menggunakan FEM sehingga fenomena sebenarnya dapat disimulasikan di layar computer. Pada awalnya FEA hanya diterapkan oleh industri-industri besar seperti industri pesawat terbang, kapal laut, atau mobil. Seiring dengan makin terjangkaunya harga komputer berkemampuan tinggi, dewasa ini FEA telah dipakai secara luas oleh industri kecil dan menengah di negara-negara maju seperti Amerika, Jepang dan Eropa. Dalam sepuluh tahun terakhir FEA juga sudah diterapkan secara besar-besaran di Cina dan India.

Keuntungan menerapkan simulasi dalam proses rekayasa produk (dikenal dengan istilah CAE, Computer Aided Engineering) jelas, anda tidak perlu membuat cetak biru di tahap awal, cukup membuat disain yang detail. Langkah selanjutnya adalah melakukan berbagai eksperimen secara virtual terhadap disain tersebut. Selain waktu pengembangan produk yang bisa diperpendek, jenis eksperimen bisa lebih banyak. Gampangnya seperti ini, sebuah rumah kotak hitam bisa diuji kekuatannya apakah tetap berfungsi baik bila tenggelam di laut dengan kedalaman ribuan meter, tanpa harus membuat alat uji dengan tekanan ribuan atmosfer. Dengan penerapan simulasi yang benar, jumlah uji fisik yang sebenarnya dapat dikurangi secara signifikan dan hanya perlu dilakukan pada tahap akhir pembuatan cetak biru saja. Tetapi, ada syarat agar dapat melakukan uji virtual dengan benar yaitu, pemakai FEA/CAE harus mengerti dengan baik fenomena fisika yang dianalisanya. Tanpa pemahaman mendasar yang cukup untuk masalah yang dianalisa, hasil FEA/CAE hanya akan membawa kepada kesimpulan yang salah, dan akibatnya bisa sangat fatal.

3. Simulasi Peluru Menembus Perisai Baja

Pada kesempatan kali ini akan ditampilkan simulasi sebuah peluru yang dilontarkan dari laras M16, kemudian peluru tersebut menghantam perisai yang terdiri dari dua lapis lembaran baja. Dimensi peluru yang digunakan dalam simulasi mendekati ukuran-ukuran sebenarnya. Simulasi ini mendemonstrasikan bagaimana FEA dapat memvisualisasikan proses peluru membentur dan melubangi perisai baja yang memiliki karakteristik tertentu. Agar dapat dipahami dengan mudah, rincian proses simulasi beserta hasilnya disertakan di file “bullet_strike.pdf”. Silakan menyimak detail simulasi di halaman ini. Perlu diingat bahwa simulasi ini hanya untuk tujuan demonstrasi, sehingga banyak dari kondisi sebenarnya yang disederhanakan. Misalnya tidak ada sudut tembak dan efek kenaikan suhu yang diabaikan.

Dari hasil simulasi di atas dapat kita lihat bahwa peluru tidak dapat menembus plat baja pertama untuk simulasi dengan kondisi 1. Pada kondisi 2, peluru dapat menembus sempurna plat pertama dan melubangi plat kedua dengan efek spalling. Dan pada kondisi 3, ketika peluru diberi dengan kecepatan rotasi sekitar 180,000 rpm, plat baja kedua terlubangi lebih besar. Pada prakteknya semua peluru pasti memiliki spin karena ada ulir yang dibuat pada laras senapan dengan tujuan menstabilkan gerak peluru terhadap hambatan udara. Dari hasil simulasi juga dapat kita lihat bagaimana pelat baja menjadi lubang, dan peluru menjadi penyok.

Apakah yang ditampilkan di sini benar-benar sesuai dengan kenyataan? Ini adalah pertanyaan yang hanya bisa dijawab ketika kita sudah melakukan eksperimen dengan peluru dan plat baja sebenarnya. Salah satu tujuan dari simulasi adalah memberikan gambaran umum sebuah fenomena. Dalam kasus ini,karena model material yang digunakan adalah model material sangat sederhana dan hanya untuk tujuan demonstrasi, kemungkinan besar hasilnya tidak sama dengan kenyataan sebenarnya. Namun dari telaah awal hasil simulasi, mekanisme yang diperlihatkan di layar komputer bisa dikategorikan “cukup logis” (considerably logic).

Sampai di sini, biasanya langkah selanjutnya adalah verifikasi hasil simulasi dengan hasil eksperimen. Bila hasil simulasi dan eksperimen cukup mirip, yang berarti simulasi cukup valid, langkah berikutnya adalah mengubah karakteristik material yang diuji dan mencoba berbagai kondisi peluru. Misalnya menerapkan karakteristik baja campuran yang lebih bervariasi atau mengubah sudut tembak peluru, besar dan kecepatannya.

4. Penutup

Demikian kita telah membahas sedikit tentang penerapan teknologi simulasi di dunia militer yang dicontohkan dengan visualisasi proses peluru melubangi dua lapis plat baja. Mengingat urgensi dan keuntungan yang dapat diraih dengan menerapkan teknologi simulasi dalam proses manufaktur alat perang, penguasaan teknologi ini menjadi mutlak bagi badan-badan penelitian dan pengembangan (litbang) yang berada di lingkungan TNI dan POLRI, seperti divisi litbang PT.PINDAD atau laboratorium-laboratorium lainnya.

Pengenalan singkat mengenai software yang digunakan dalam simulasi di atas, dapat dilihat di sini.

Semoga uraian di atas ada manfaatnya bagi para pengunjung website infometrik dan penggiat militer khususnya. Kritik dan saran sangat diharapkan oleh penulis. Terima kasih.

Referensi:

(1)  http://www.infometrik.com/2009/08/pengantar-finite-element-method/

(2)  LS-DYNA 971 Manual, published by LSTC.

———————————————————————————————————————————

*Azhari Sastranegara, Dr.Eng

Menekuni bidang kekuatan material, impact safety, crashworthiness pada struktur kemudi kendaraan, tribology, dan  bearing manufacturing.

Tentang penulis dapat dilihat di

http://www.infometrik.com/penulis/?user=Azhari-Sastranegara

Pada riset permulaan dari Metode Elemen Hingga Prof. Zienkiewicz (Zienkiewicz 1968) dalam sebuah artikel mengusulkan kriteria batuan sebagai material yang tidak dapat menahan tarik (no-tension material) dan memakai kriteria runtuh Mohr-Coulomb untuk analisa tegangan gesernya. Berdasarkan riset-riset para pakar geologi dan geofisik antara tahun 1960an sampai 1990an, Papaliangas (Papaliangas et.al. 1996) melakukan riset-percobaan kekar batuan (jointed rock) dan mengusulkan suatu terobosan baru dalam rumus dasar keruntuhan batuan tsb. Papaliangas memperhatikan dan mengimplementasikan pengaruh transisi getas-daktail (brittle-ductile transition). Kriteria runtuh lama yang dipergunakan para pakar mekanika batuan (Zienkiewicz et.al. 1968, Locat et. al. 2000) dan ahli-ahli geologi teknik / teknik perminyakan (Hatcher 1995, Aoki et.al. 1993, McLean 1987 and  Ramsay & Lisle 2000) tidak memasukan unsur transisi getas-daktail. Berkaitan dengan itu penulis mencoba mengimplementasikan algoritma baru (Louhenapessy 2000, Louhenapessy & Pande 2000)  yang  pada akhirnya sangat bermanfaat dalam pemecahan problem-problem mekanika batuan: a) perencanaan terowongan (tunneling),  b) kestabilan lereng dan c) stabilitas “borehole”. Beberapa contoh telah ditampilkan dan dibandingkan disini.

Pekerjaan-pekerjaan teknik sipil dan teknik pertambangan banyak melibatkan pembuatan terowongan dibatuan, seperti terowongan untuk “spillway” bendungan, ruang penyimpanan mesin pembangkit listrik pada bendungan, terowongan pada pertambangan dsb. Batuan yang umumnya ditemukan adalah batuan utuh (intact rock) dan batuan berkekar (joint rock). Perencanaan pembangunan proyek terowongan batuan (rock tunnel) melibatkan berbagai bidang ilmu, dan satu diantaranya adalah mekanika batuan. Dan jika mungkin dilakukan pemodelan konstitutip (kriteria runtuh) dari material batuan utuh / berkekar tsb.

Download artikel selengkapnya.

Hanya saja wacana yang dilemparkan pemerintah belum jelas, mobil hibrid seperti apa yang akan dikembangkan? Tanpa konsep yang jelas, sekali lagi topik ini hanya akan jadi wacana yang layu sebelum berkembang. Bukankah kalangan teknolog dan ilmuwan sudah sering dibuat terperangah dengan wacana-wacana muluk pemerintah? Beberapa waktu lalu pemerintah mengangkat wacana blue energy, padi super, bahan bakar alternatif dari minyak jarak, dan sebagainya, tapi ke mana semua gembar-gembor itu sekarang?

Bila mobil hibrid yang dimaksudkan pemerintah adalah mobil hibrid seperti milik Toyota dengan Prius-nya dan Honda dengan Insight-nya, yang menggunakan sumber energy primer dari bensin kemudian secara bertahap menyimpan energi listrik di dalam baterai, maka kita harus bersiap secara serius mengingat teknologi hibrid ini termasuk teknologi yang masih dijaga ketat oleh pabrikan otomotif besar dunia.

Mengulangi kembali seputar teknologi hibrid di dunia otomotif, kami lampirkan tiga tulisan tentang hal ini. Tulisan ini pernah dimuat di edisi khusus Majalah GATRA pada tahun 2006.

Mobil Hibrid 1

Mobil Hibrid 2

Mobil Hibrid 3

Sugeng Waluyo

Kategori: Aplikasi Teknologi, Komputasi Teknik

Pendahuluan

Hingga kini di Indonesia, proses penelitian yang melibatkan pemodelan dan simulasi komputer untuk material berbahan dasar karet masih dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak komersil. Disamping harga perangkat lunak yang sangat mahal, langkah tersebut terbukti tidak efisien mengingat di dalam perangkat lunak tersebut terdapat modul analisis lain yang embedded misalnya rangka batang dan pelat yang sejatinya tidak dapat digunakan untuk material karet. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, perlu segera dikembangkan perangkat lunak yang mampu memberikan fasilitas penelitian mandiri yang lebih fokus kepada proses pemodelan dan simulasi material karet. Fasilitas tersebut meliputi kemudahan akses dan modifikasi terhadap kode program (open source) sesuai kebutuhan spesifik pengguna. Sebagai ilustrasi, peneliti yang tertarik hanya pada aspek numerik dapat fokus pada aplikasi penyelesaian persamaan nonlinear yang lebih efektif dan efisien, sedangkan bagi mereka yang bergerak pada bidang kajian material karet dapat fokus untuk menguji material model baru.

Isi

LD-FEM sendiri adalah program komputer dalam bahasa Fortran untuk pemodelan dan simulasi material karet berbasis finite element method (FEM). Pre- dan post-processing dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Gmsh (Geuzaine dan  Remacle, 2009). LD-FEM sejatinya adalah pengembangan lebih lanjut dari proyek AbabilSolver yang telah berhasil mengimplementasikan Timoshenko Beam Theory. Kemampuan LD-FEM saat ini masih disandarkan kepada kode program untuk elemen 4-node tetrahedra dengan linear shape function (lihat Gambar 1). Struktur program LD-FEM didesain mengikuti teori dasar large deformation FEM (Taylor, 1999) tanpa mengalami optimasi pemrograman. Dengan struktur tersebut diharapkan pengguna dapat dengan mudah melihat kesesuaian antara teori dan kode program. Sesuatu yang saat ini sulit diperoleh dari open source lain, sebagai contoh FEAP (Taylor, 2000), akibat proses evolusi dan optimalisasi  kode program. Kemudahan tersebut diharapkan memberikan dorongan pengguna memodifikasi program sesuai kebutuhan mereka.

[Gbr 1. Meshing menggunakan elemen linear tetrahedral 4-node beserta tampilan hasil perhitungan LD-FEM (kiri) pada komponen rubber bushing (kanan bawah) dengan beban dari poros. Perhitungan distribusi perpindahan dilakukan LD-FEM untuk pembebanan dan tumpuan seperti terlihat pada ilustrasi (kanan atas)]

Kinerja LD-FEM dapat diuji dengan perbandingan solusi analitik, solusi dari perangkat lunak komersil, dan solusi pengujian atau eksperimen. Disini akan diberikan dua contoh pengujian kinerja LD-FEM dibandingkan dengan solusi analitik dan hasil dari perangkat lunak komersil. Spesimen pengujian pertama adalah silinder karet dengan geometri dan dimensi terlihat pada Gambar 2. Masih dari gambar yang sama dapat dilihat bahwa silinder mengalami tekan uniaksial seragam pada sumbu X. Tumpuan pada permukaan bawah silinder dimodelkan tidak dapat bergerak bebas pada sumbu X,Y, dan Z sementara permukaan atas hanya diperbolehkan bergerak searah beban. Spesimen kedua adalah rubber stick yang mengalami torsi pada ujungnya sementara ujung lain di rekatkan pada sebuah tumpuan (Gambar 3).

Hasil simulasi spesimen silinder karet dapat dilihat pada Gambar 4. Sedangkan  perbandingannya dengan solusi analitik 1-D dan solusi dari MSC.Nastran 4.5 (MSC.

[Gbr 2. Spesimen silinder karet]                        [Gbr 3. Spesimen rubber stick]

Software Corporation Inc, 1999) dapat dilihat pada Gambar 5. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa solusi LD-FEM masih mengalami apa yang disebut sebagai deformation locking. Fenomena ini terjadi karena LD-FEM masih menggunakan standard linear shape function untuk elemen tetrahedral sedangkan MSC. Nastran menggunakan strain enhanced formulation pada jenis elemen yang sama. Sebagai informasi saat ini penulisan kode program sedang dilakukan untuk mengimplementasikan formulasi strain enhanced (Taylor, 1999) pada LD-FEM.

[Gbr 4. Deformasi pada silinder karet]

[Gbr 5. Perbandingan hasil  LD-FEM dengan solusi                                                       analitik 1-D dan MSC.Nastran 4.5]

Untuk specimen kedua, hasil simulasi dan perbandingannya dengan hasil dari MSC.Nastran dapat dilihat pada Gambar 6. Disini dapat terlihat deformasi yang dihasilkan oleh LD-FEM maupun MSC.Nastran pada bagian ujung stick yang terkena beban terlihat mirip .

[Gbr 6. Perbandingan bentuk deformasi pada simulasi rubber stick yang terkena beban torsi antara LD-FEM (kiri) dan MSC.Nastran (kanan)]

Penutup / Kesimpulan

Dari pemaparan diatas dapat disimpulkan bahwa kinerja LD-FEM menjanjikan dilihat dari kuantitas hasil perhitungan dan kualitas deformasi yang dihasilkan. Pengembangan lebih lanjut yang sangat mendesak ada pada aspek-aspek berikut:

-       Pembuatan user interface antara Gmsh dan LD-FEM

-       Penggunaan elemen tetrahedral dengan enhanced strain function

-       Pembuatan pustaka subroutine material model untuk karet

Referensi

1. Geuzaine, C., Remacle, JF. (2009). Gmsh: a three dimensional finite element generator with built-in pre- and post-processing facilities. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 0:1-24
2. MSC. Software Corporation Inc. (1999). MSC. Nastran Documentation. MSC. Nastran for Windows 4.5
   1. Press, W. H., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T., and Flannery, B. P. (1986). Numerical Recipies in Fortran 77: The Art of Scientific Computing. Cambridge University  Press, 2^nd Edition
3. Taylor, R. L. (1999). A Mixed-Enhanced Formulation for Tetrahedral Finite Elements. Report No. UCB/SEMM-99/02
4. Taylor, R. L. (2000). FEAP – A Finite Element Analysis Program – Version 7.3. Berkeley: University of California

Profil Penulis:

Dilahirkan di Purwokerto, 13 April 1979. Menamatkan pendidikan sarjana teknik dari Institut Teknologi Bandung pada tahun 2002, dan master of science dari Technical University of Munich (TUM) pada tahun 2007. Saat ini bekerja sebagai pengajar dan peneliti bidang teknik mesin dan material di Universitas Jenderal Soedirman Purwokerto. Bidang keahlian khusus yang diminati adalah in-house finite element solution, simulasi dan pemodelan karet, dan rapid prototyping untuk Usaha Kecil dan Menengah (UKM). Penulis dapat dihubungi di sugengwalj@googlemail.com

Logam tersusun dari atom – atom yang memiliki ikatan metalik. Setiap atom yang berikatan metalik akan membentuk satu kristal.  Kristal ini memiliki struktur dan orientasi sendiri bergantung sumbu terbentuknya kristal tersebut, dan setiap kristal yang berada dalam satu orientasi akan berkumpul membentuk satu butir. Struktur kristal dipengaruhi oleh jumlah elemen paduan yang mampu menyelinap di sela – sela ikatan atom, atau disekitar kristal satu dengan yang lain. Selain jumlah, ukuran pun penting untuk menentukan apakah elemen paduan tersebut menyelinap (interstisi), atau mengganti (substitusi). Atom itu tidak diam, tapi bergerak. Atom dalam setiap logam mampu bergerak dan berpindah tempat disebabkan oleh dua hal : Kondisi energi yang diberikan (diwakilkan oleh temperatur) dan komposisi elemen paduan (diwakilkan oleh persen berat unsur). Secara alamiah, suatu lingkungan yang padat akan cenderung mencari kestabilan dengan mengurangi kepadatannya menuju lingkungan lain yang kurang padat. Itu adalah proses difusi; dipengaruhi oleh gradien komposisi. Namun, untuk bisa berpindah, butuh energi. Kombinasi dari keduanya, maka kita akan mendapatkan ilmu pertama dari Ilmu dan Teknik Material : Diagram Fasa.

# Komponen Diagram Fasa

Diagram fasa dibuat oleh dua orang, yang bernama Elliot J.F. dan Benz M.G. pada tahun 1949 (pada tahun yang sama, Indonesia masih berkutat melawan NICA yang datang dari Belanda, belum sempat membuat hal seperti ini, sungguh menyedihkan). Diagram ini, tidak dibuat dalam semalam, tapi selama bertahun – tahun, dan mengalami penyempurnaan hingga tahun 1992 oleh springerlink. Komponen dari diagram fasa ada dua : komposisi karbon (sumbu X) dan temperatur (sumbu Y). Di tengah diagram tersebut ada “peta” dari jenis fasa yang terbentuk. Keterangan dari tulisan yang ada disana akan dijelaskan di bawah.

• Delta Iron (Delta Ferrite)

Delta Iron merupakan fasa yang terbentuk dan stabil pada temperatur sekitar 1500 derajat celcius. Pada daerah ini, karbon yang bisa menjadi interstisi didalam besi maksimal sekitar 0.09%. Tahu darimana? Garis mendatar. Delta, di sebelah kiri, memiliki garis kelarutan karbon (lebih dari 0.025% dan kurang dari 0.5%), garis mendatar di sebelah kanan, menunjukkan kelarutan karbon maksimal. Fasa delta ini cenderung lunak dan tidak stabil pada suhu kamar. Struktur kristal yang terbentuk adalah BCC. Gambar di sebelah kanan menunjukkan gambar struktur mikro Delta Iron yang di etching menggunakan teknik metalurgi khusus pada baja stainless steel.

• Ferrite (α)

Ferrite (α) merupakan fasa yang terbentuk pada temperatur sekitar 300-723 derajat celcius. Pada daerah ini, kelarutan karbon maksimalnya adalah 0,025% pada temperatur 725 derajat celcius, dan turun drastis menjadi 0% pada 0 derajat celcius. Fasa ini biasa terjadi bersamaan dengan cementite, membentuk pearlite pada pendinginan lambat. Fasa ini lunak, dan memberikan kemampuan bentuk pada logam. Gambar di sebelah kiri menunjukkan struktur fasa ferrite yang berwarna hitam, dan austenite yang berwarna putih. Hal ini menunjukkan bahwa, selain lunak, ferrite sendiri cenderung lebih mudah berkarat dibandingkan austenite.

• Cementite (Fe₃C)

Cementite merupakan fasa intermetalik yang terbentuk pada logam dengan kelarutan karbon maksimal 6,67 %. Kelarutan karbon yang tinggi memberikan sifat keras pada fasa ini, dan berkontribusi bersama dengan ferrite untuk menentukan kekuatan dari suatu logam. Gambar di sebelah kanan menunjukkan fasa cementite yang didapatkan dari proses pendinginan lambat baja cor putih.

• Pearlite (α + Fe₃C)

Pearlite merupakan satu fasa yang terbentuk dari gabungan dua fasa, Ferrite dan Cementite. Pearlite dianggap sebagai satu fasa sendiri, karena memberikan kontribusi sifat yang seragam. Seperti dijelaskan di atas, di dalam satu fasa, biasa terbentuk dalam satu butir. Namun, untuk Pearlite berbeda, karena ada dua fasa dalam satu butir. Karena butir berukuran lebih besar dari ukuran fasa Ferrite dan Cementite itu sendiri (ukuran terkecil yang bisa dikarakterisasi sebesar ukuran indentasi dari uji keras mikro vickers, sekitar 50 mikron), maka Pearlite, atas kesepakatan bersama para ahli material, digolongkan sebagai satu fasa dalam satu butir. Pearlite memiliki morfologi mirip seperti lapisan (lamellae) antara Ferrite (hitam) dan Cementite (putih). Pada gambar di sebelah kiri, bisa dilihat struktur mikro dari pearlite tersebut. Perhatikan juga pembesaran yang ada di sebelah kanan bawah, hal ini menunjukkan perbedaan gambar ini dengan gambar pada baja cor putih. Apa perbedaannya dengan baja cor putih, pada pembesaran yang sama? distribusi dari fasa Pearlite dan Cementite nya.

• Austenite (γ)

Gamma Iron merupakan fasa yang terbentuk pada terbentuk pada temperatur 1140 derajat celcius, dengan kelarutan karbon 2,08%. Kelarutan karbon akan turun menjadi o,08% pada 723 derajat celcius. Fasa ustenite terlihat jelas pada gambar di bagian Ferrite di atas, berwarna putih. Hal ini menunjukkan bahwa fasa ini memiliki ketahanan karat yang lebih baik daripada fasa yang lain.  Austenite merupakan fasa yang tidak stabil di temperatur kamar, sehingga dibutuhkan komposisi paduan lain yang akan berungsi sebagai penstabil fasa austenite pada temperatur kamar, contohnya adalah mangan (Mn).

• Eutectic, Hypo-eutectoid dan hyper-eutectoid

Seperti kata Human (manusia) dan Humanoid (seperti-manusia), maka daerah pendinginan pun memiliki dua garis mendatar : eutectoic dan eutectoid (eutectic-like). Kedua garis isotermal ini menunjukkan perubahan fasa yang berbeda : Eutectic [L -> γ+Fe₃C] dan Eutectoid [γ->α+Fe₃C]. Titik eutectoid terletak pada garis komposisi 0,8 % karbon, sedangkan titik eutectic terletak pada garis komposisi 4% karbon. Biasanya, baja yang terletak pada daerah eutectoid disebut baja karbon, sedangkan pada daerah 4% karbon disebut baja cor. Pada baja karbon, ada baja karbon yang kandungan karbonnya rendah (dibawah 0,8%) dan tinggi (diatas 0,8%). Dengan kesepakatan bersama, baja dengan kandungan karbon dibawah 0,8% disebut baja karbon rendah, medium, dan tinggi, sedangkan baja dengan kandungan karbon diatas 0,8% disebut baja saja (steel).

Artikel berikutnya akan membahas tentang bagaimana membaca diagram fasa. Silahkan ditunggu, dan tuliskan komentarnya untuk perbaikan, terima kasih =D

Bekasi, 8 Agustus 2011

Oka Mahendra

Secara umum, kondisi ketiga hubungan diatas erat hubungannya dengan komposisi kimia material dan temperaturnya (proses pembuatan ataupun pada saat penggunaan). Perbedaan yang terjadi dalam struktur mikro dan sifatnya, menunjukkan perubahan perubahan dalam komposisi kimia secara mikro. Perubahan ini hanya terjadi jika ada temperatur yang cukup untuk membuat atom bergerak dari satu tempat ke tempat lainnya.

-Apa itu Kristal?-

Kristal adalah atom – atom yang tersusun dengan ikatan logam/ionik berulang dalam rentang dan orientasi tertentu. Ketika satu kristal bertemu dengan kristal lain dengan orientasi yang berbeda, maka terbentuklah batas butir. Struktur mikro material adalah bagian dari ilmu material yang mempelajari tentang bentuk butir, batas butir, dan jenisnya. Alat bantu untuk memahami perubahan butir ini adalah diagram fasa, seperti gambar di bawah ini.

Jadi, dengan komposisi dan temperatur yang berbeda, kristal yang dihasilkan akan berbeda, struktur mikro berbeda, dan sifatnya akan berbeda. Sebagai contoh sederhana, Austenite memiliki nilai kekerasan yang rendah tapi memiliki ketahanan karat yang baik dibandingkan dengan ferrite. Pada tulisan berikutnya, akan dijelaskan lebih detail tentang hal ini.

-Apa saja sifat material itu?-

Sifat material, seperti sifat manusia, ada dua, pertama itu sifat fisik (yang dimiliki material tersebut tanpa diuji lebih dulu dan tidak mengubah identitas material tersebut) seperti berat jenis, hambatan listrik, dan konduktivitas panas. Kedua adalah sifat mekanik (yang hanya bisa diketahui setelah material diuji, dan mengubah identitas material tersebut), seperti kekuatan tarik dan kekerasan material. Secara umum, sifat mekanik dari material diwakilkan oleh kurva tegangan (Stress) vs regangan (Strain), dimana tegangan adalah jumlah gaya per luas penampang, sedangkan regangan adalah besarnya perubahan dimensi material. Kita akan bahas lebih mendalam tentang sifat mekanik dari material.

Secara mendasar, ada dua daerah dibawah kurva tegangan vs regangan yang dipelajari dalam ilmu material, khususnya sub-bagian logam ; daerah elastis dan daerah plastis, daerah pengerasan-regang, dan daerah necking.

• Daerah elastis

Daerah elastis adalah luas kurva di bawah titik sesaat sebelum perubahan bentuk pada material tersebut terjadi. Disini, titik tersebut dinamakan Yield Stress, atau titik luluh. Pada daerah ini, jika suatu material diberikan perubahan bentuk yang kecil, maka material itu akan kembali ke kondisi semula. Konvensi dari daerah ini adalah 0.001% regangan untuk logam. Di dalam daerah ini juga, terdapat Modulus of Elasticity, yang menjelaskan tentang ukuran keuletan dan kemampu-bentukan suatu material. MOE ini dihubungkan dengan persamaan matematis antara tegangan dan regangan tariknya.

Jika modulus elastisitasnya besar, maka tegangan yang dibutuhkan untuk membuat perubahan bentuk sangat besar, dan material tersebut cenderung getas, begitu pula sebaliknya.

• Daerah plastis

Daerah plastis adalah luas kurva di bawah titik Yield Stress hingga Fracture. Di dalam daerah ini, ada tiga fenomena yang terjadi : luluh (Yielding), pengerasan-regang (Strain-Hardening), dan pengecilan penampang setempat (Necking). Luluh artinya adalah perubahan bentuk yang permanen dan homogen di semua tempat, sedangkan Necking adalah perubahan bentuk permanen setempat.

-Apa yang bisa didapatkan dari belajar Ilmu dan Teknik Material?-

Selayang pandang yang dijelaskan disini hanya kulit terluar dari Ilmu dan Teknik Material. Pengembangan dari bidang material ini sampai saat ini sangat luas, beberapa bidang baru bahkan muncul dengan mempelajari material. Beberapa yang masih dikembangkan adalah tentang ilmu investigasi dan fraktografi, yaitu ilmu yang mempelajari bidang patahan pada suatu material dan menerka kira – kira penyebab terjadinya patahan tersebut. Ilmu ini sudah sering dimanfaatkan oleh asosiasi penerbangan Indonesia untuk menyelidiki penyebab jatuhnya berbagai pesawat di Indonesia.

Ilmu lainnya adalah perlakuan panas, atau Heat Treatment. Ilmu ini merupakan jantung – hatinya ilmu material, karena mempelajari ini berarti kita bisa mengerti diagram fasa dan berbagai kemungkinan perubahan sifat pada material tersebut. Beberapa rahasia dari perusahaan manufaktur berada pada kisaran Heat Treatment ini.

Ujung dari Ilmu Material ini, adalah kemampuan reverse engineering, yaitu kemampuan untuk memahami kondisi suatu material terkait dengan sifat-struktur-proses nya, dan mampu mengubahnya kembali dengan kemampuan yang ada saat ini. Kemampuan terakhir ini merupakan kemampuan vital yang harus dimiliki oleh seorang sarjana material, karena dengan reverse engineering lah, Indonesia mampu bersaing dengan bangsa lain yang telah mendahului kita dari segi riset nya. Semoga tulisan ini bisa membuat orang – orang awam jadi ingin mengetahui tentang ilmu material.

Bandung, 31 Juli 2011

Oka Mahendra Saputra

Ya, keyakinan adalah modal dasar kita menuju kesuksesan. Dengan sebuah keyakinan yang kuat, ditambah kerja keras, perjuangan pantang menyerah, keuletan, kedisplinan dalam memperjuangkan apa yang kita yakini tersebut, jalan menuju sukses pasti akan dapat kita raih. Keyakinan bahwa “success is our right!” yang sangat kuat membuat kita selalu mau berjuang keras untuk mewujudkan semua cita-cita yang kita mimpikan.

Memang tidak mudah meraih semua itu. Berbagai halangan dan tantangan, pasti akan menghadang. Namun, dengan sebuah keyakinan yang kuat, maka berbagai batu ujian dan cobaan justru akan menjadi batu loncatan yang mampu membuat kita dapat melompat lebih tinggi. Dengan keyakinan yang kuat, kita akan memperoleh energi yang luar biasa untuk dapat mengatasi semua masalah dan persoalan yang timbul dalam usaha meraih sukses.

Banyak sekali terpampang dihadapan kita kisah-kisah orang sukses yang merajai dunia dengan kegemilangan berbagai aspek yang mereka capai, lihatlah Bill Gates si Raja Microsoft walau drop out dari Yale University, tapi ia mampu menjadi raksasa software yang menguasai hampir seluruh pelosok dunia ini. Demikian juga kisah sukses Kentucky Fried Chicken yang counter-nya ada sampai kesetiap pelosok negeri padahal sebelum ia sukses menjual ayam gorengnya di sebuah resto kecil di kota Kentucky, Kolonel Sanders harus menempuh beratus kali kegagalan dalam memasarkan produknya.

Kita juga mengenal Hermawan Kertajaya seorang maestro marketing Indonesia yang dijuluki oleh Kopler sebagi si Asia’s Marketing Icon, sebuah julukan yang sangat membanggakan, padahal Hermawan kecil hanya berasal dari sebuah kampung kecil di Pulau Jawa. Lalu kita lihat Aa Gym (KH. Abdullah Gymnastiar), Da’i muda dengan pembawaan yang khas mampu menjadi icon penyejuk untuk beragam kalangan dari berbagai lapisan masyarakat yang heterogen bahkan dari kalangan berbeda agama sekalipun, sungguh sebuah prestasi yang luar biasa, padahal Aa Gymnastiar sempat Drop Out dari jurusan Electro Universitas Ahmad Yani Bandung, tapi karena semangat yang luar biasa ia telah mampu mendudukan dirinya menjadi tokoh besar negeri ini baik dibidang agama maupun bidang bisnis yang digarapnya. Kita juga mengenal tokoh Nasional Hidayat Nur Wahid, karirnya yang ia ukir dari seorang guru ngaji, presiden partai, hingga ketua MPR di Republik yang dihuni lebih dari 200 juta jiwa dengan berbagai keberhasilan yang ia torehkan selama masa jabatannya baik yang bersifat administrative, sikap dan etika politiknya yang khas yang membawa nuansa baru politik Indonesia, hingga catatan sejarah keberhasilannya memimpin MPR-RI. Dan, masih banyak lagi sederet tokoh lain dengan kisah-kisah sukses yang amat beragam, seperti Butet Kertaradjasa atau Kick Andy yang memiliki cita-cita mendirikan perpustakaan disetiap pelosok kota dan desa, seorang yang berasal dari kampung di wilayah Indonesia Timur yang jika sekolahpun hanya cukup bersandal jepit dan selalu kekurangan buku untuk belajar, kini ia menjadi agen perubahan dengan buku telah menjadi bumbu hariannya bahkan ia bisa menyumbangkan beratus-ratus jilid buku kepada setiap orang yang beruntung mendapatkannya dan kini, Andy sudah memiliki yayasan Kick Andy Foundation yang membantu para penyandang cacat untuk kembali bangkit, salah satunya dengan menghadiahkan kaki palsu bagi penyandang cacat buntung.

Semua contoh orang-orang sukses itu memiliki kunci yang sama walau dengan bentuk anak kunci yang berpariasi. Mereka memiliki keyakinan yang termat kuat untuk sukses melebihi keyakinan rata-rata orang pada umumnya.

Demikian halnya para ilmuan, teknokrat, engineer, dan para praktisi pabrikan. Siapapun kita, berhak untuk sukses seperti bahkan melebihi kisah-kisah sukses dari orang-orang yang pernah kita dengar atau baca sebelum ini. Tentu dengan syarat utama yaitu KEYAKINAN kuat bahwa kita bisa sukses sesuai mimpi yang kita patri dalam diri, ditambah bumbu kesabaran dalam menghadapi setiap rintangan yang pasti akan menerjang setiap langkah kita menuju sukses, tentu setiap bumbu sabar butuh kuah perbaikan, senantiasalah membuat perbaikan demi perbaikan dari setiap benturan yang menerpa kita, semakin kuat benturan yang menerpa semakin baik hasil perbaikan yang akan terjadi, sebab seseorang tidak akan jadi ahli tanpa pernah mencoba berulang kali, bukankah pepatah bugis mengatakan Setiap pelaut ulung tidaklah lahir dari laut yang tenang dan indah, melainkan ia hidup ditengah badai dan terpaan topan lautan yang ganas,

Oleh karena itu, mari kuatkan kembali keyakinan kita untuk mewujudkan semua impian besar yang telah kita tanamkan dalam diri kita masing-masing. Dengan begitu, kita akan dapat terus memupuk semangat terus maju, hingga apa yang kita cita-citakan menjadi kenyataan dihadapan kita. Karena kita yakin bahwa SUKSES adalah HAK KITA SEMUA.

Terinspirasi dari ceramah Andrie Wongso, sang pembelajar

Radikal Bebas Image

Bahan polimer, seperti plastic, styrofoam, dan karet, adalah material yang sering kita pakai sehari-hari. Berbicara tentang pembuatan polimer maka salah satu aspek yang perlu dipahami ialah mengenai radikal bebas dan antioksidan.

Radikal bebas tidak saja mendapat perhatian di dunia ilmu bahan, tapi juga di dunia kedokteran dan farmasi. Radikal bebas adalah suatu molekul aktif yang dianggap ikut berperan pada timbulnya banyak penyakit yang dialami manusia. Contohnya pada penyakit arthritis (persendian) dan keracunan yang disebabkan oleh beberapa zat kimia termasuk alkohol. Selama bertahun-tahun pula para peneliti menduga ada hubungan antara molekul radikal dan kanker, atau antara radikal dengan proses penuaan. Demikian juga, pada waktu terjadi serangan jantung, yaitu ketika gumpalan darah menyumbat aliran dalam pembuluh darah. Yang lebih berbahaya ialah bukan berkurangnya pasokan oksigen ke dalam otot jantung saat pembuluh darah tersumbat, tapi terjadinya semburan radikal bebas mendadak yang dilepaskan pada saat aliran darah yang mengandung　banyak oksigen yang tadinya tersumbat itu kembali mengalir. Dengan pemahaman radikal bebas ini, para ahli kimia sekarang optimis untuk bisa mendesain obat yang bisa menangkap radikal-radikal bebas tersebut. Sebuah universitas pusat penelitian di Inggris telah didirikan hanya untuk meneliti pengaruh radikal bebas pada makhluk hidup dan pengembangan obat-obatannya.

Apakah yang dimaksud dengan radikal bebas? Salah satu contoh tipikal dan dianggap sebagai radikal bebas paling reaktif terhadap makhluk hidup namun paling sederhana ialah radikal hidroksil. Kita bisa membayangkan radikal hidroksil ini dari molekul air (H₂O). Molekul air terdiri dari dua atom hidrogen yang masing-masing berikatan dengan satu atom oksigen. Di dalam masing-masing ikatan itu terkandung sepasang elektron, satu berasal dari atom hidrogen dan satu lagi dari atom oksigen. Molekul air biasanya dapat terpisah menjadi dua partikel bermuatan listrik yaitu ion hidrogen yang bermuatan positif (H+) dan ion hidroksida yang bermuatan negatif (OH-). Dalam hal ini, pasangan elektron yang terkandung dalam ikatan tadi berpindah semuanya pada ion hidrosida sehingga bermuatan negatif.

Akan tetapi molekul air bisa juga terpisah dengan cara lain, tanpa ada muatan listrik. Caranya ialah pasangan elektron tadi bercerai, satu ikut pada atom hidrogen (H*) dan satu lagi ikut hidroksida yang membentuk radikal hidroksil HO*. Tanda asterisk menunjukkan elektron tunggal yang menandakan radikal. Radikal-radikal ini sangat reaktif karena elektron yang tidak berpasangan tadi cenderung ingin mencari pasangan lagi. Radikal hidroksil merupakan radikal yang paling membahayakan sel hidup. Untungnya, radikal hidroksil ini tidak terjadi di dalam makhluk hidup sebab ikatan untuk membentuk molekul air jauh lebih kuat. Namun, radiasi tinggi akan mampu memecah molekul air untuk memproduksi radikal hidroksil. Contohnya pada waktu kecelakaan nuklir di Chernobyl, radikal hidroksil dari air terjadi karena ada kebocoran radiasi. Radikal hidroksil di alam biasanya berasal dari molekul yang mudah pecah seperti hidrogen peroksida (HOOH).

Ikatan molekul yang kuat pada molekul air inilah yang menyebabkan radikal hidroksil sangat reaktif. Radikal hidroksil akan selalu mencoba mengajak setiap atom hidrogen yang ditemuinya untuk membentuk ikatan seperti molekul air. Jika atom hidrogen itu berasal dari molekul organ makhluk hidup yang penting, maka kerusakan organ itu akan terjadi.

Sekalipun baru-baru ini saja diketahui efek radikal ini terhadap makhluk hidup dan dunia pengobatan, para ahli kima sebenarnya telah mempelajarinya sejak tahun 1930an. Dua artikel yang ditulis oleh Donald Hey dan Alec Waters 74 tahun yang lalu telah menunjukkan pentingnya peran radikal bebas pada reaksi kimia. Mereka tidak memang meneliti radikal hidroksil, melainkan kelakuan radikal yang terbentuk dari senyawa organik, dengan kata lain dari senyawa karbon.

Istilah radikal sudah digunakan pada awal-awal dipelajari senyawa organik. Para ahli kimia menemukan gugusan yang terdiri dari karbon dan hidrogen terlihat mempunyai sifat yang sama seperti atom tunggal yang berdiri sendiri. Contohnya gugus methyl CH₃ bisa bergabung dengan atom dari chlorine untuk membentuk methyl chlorine seperti bergabungnya natrium dan chlorine ketika membentuk NaCl. Gugus methyl ini dinamakan radikal methyl.

Mulanya, para ahli kimia mentertawakan konsep keberadaan radikal sebagai molekul yang berdiri sendiri. Akan tetapi penjelasan Hey dan Waters telah menunjukkan peran radikal bebas dalam reaksi senyawa kimia. Tak lama kemudian, nyatalah bahwa radikal itu bisa bereaksi dengan berbagai cara. Radikal-radikal itu sendiri dapat saling bereaksi satu sama lain, atau dapat bereaksi dengan molekul stabil lain untuk membentuk molekul baru atau radikal baru. Radikal baru itu kemudian bisa dengan bebas bereaksi dengan molekul lain lagi, sehingga terjadilah suatu reaksi berantai. Banyak reaksi kimia dalam pembuatan polimer, seperti polystyrene atau polymethyl methacrylate(plexiglas) terjadi karena reaksi berantai tadi. Senyawa–senyawa polimer tersebut biasanya mengandung ikatan ganda dari pasangan atom karbon karena ikatan ganda ini mudah dituju oleh radikal-radikal.

Radikal yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi kimia bisa dihasilkan dari molekul yang memiliki gugus peroksida, karena ikatannya tidak begitu kuat dan mudah dipecah dengan pemanasan. Radikal tersebut (ditulis Y*) menempel pada molekul monomer vinyl untuk membentuk radikal baru, dan berpaut dengan molekul vinyl lain dan seterusnya membangun rantai polimer yang panjang secara bertahap (Gb.1). Terakhir, rantai-rantai radikal bisa bergabung satu sama lain, dan elektron yang tadinya tidak berpasangan menjadi berpasangan sehingga reaksi berantai ini akhirnya terhenti.

Gb. 1 Proses pembuatan polimer dengan radikal bebas

Proses kimia seperti ini tiba-tiba menjadi penting ketika perang dunia ke II, pada saat Jepang menghentikan suplai karet alam dari Malaya. Amerika dan Eropa terpaksa mengembangkan polimer sintetis untuk menggantikan karet alam. Namun dengan cepat Jerman dan Soviet bisa berswasembada karet sintetis ini. Di Amerika, produksi polimer terbuat dari styrene dan butadiene ini bahkan bisa meningkat menjadi 5 kali daripada produksi karet alam di tahun 1945, dari awalnya tidak ada sama sekali di tahun 1941.

Reaksi yang melibatkan radikal juga bisa membuat karet hancur. Dalam hal ini, molekul oksigen di udara beraksi sebagai radikal (Gb.2). Oksigen bereaksi dengan molekul karet membentuk hidroperoksida (R₂CHOOH). Pada tahap proses ‘inisiasi’  satu  atom hidrogen dari ujung rantai polimer terlepas sehingga dihasilkan suatu radikal polimer. Molekul oksigen akan menempel pada radikal tersebut untuk membentuk radikal baru, yaitu hidroperoksida. Radikal baru ini lalu bereaksi dengan rantai polimer lain dan membentuk radikal polimer lagi, dan begitu seterusnya (dinamakan tahap ‘propagasi’).

Gb. 2 Proses degradasi oleh oksigen pada karet alam

Reaksi yang mirip juga terjadi secara cepat pada lapisan cat minyak yang tengah mengering. Pada tahap awal pengeringan, berat dari lapisan cat itu akan meningkat. Hal ini disebabkan molekul cat menyerap oksigen dari udara dan membentuk hidroperoksida organik.  Reaksi awal dengan oksigen ini mudah terjadi karena lemahnya ikatan antara karbon hidrogen pada cat minyak. Namun radikal peroksi yang terjadi tidak sereaktif radikal hidroksil. Radikal ini akan bereaksi secara selektif mencari satu lokasi dari molekul lain untuk bergabung yang ikatannya setara dengan ikatan antara karbon dan hidrogen tadi.

Dengan memahami peran reaksi radikal dari cat ini, John Mills di London National Gallery Lab, telah mengembangkan teknik analisa yang memungkinkan sejarahwan bisa menyelidiki media cat yang digunakan para pelukis jaman dahulu. Reaksi kimia sederhana menggunakan unsur cat yang didapat ketika lukisan dibersihkan, bisa memberikan tanda tangan yang menunjukkan apakah medium cat dibuat dari minyak tumbuhan, atau turunan dari telur. Metoda ini juga dapat membedakan medium minyak biji rami, walnut, atau poppyseed seperti yang sering digunakan oleh para seniman Perancis abad 19-an.

Minyak pelumas sebaliknya, harus bisa stabil dalam waktu lama. Minyak ini tidak boleh memiliki ikatan karbon-hidrogen yang lemah yang bisa memulai reaksi radikal seperti terkandung dalam cat minyak di atas. Para kimiawan biasanya menambahkan “antioksidan” ke dalam  minyak pelumas agar stabil. Jika ada radikal peroksi yang timbul dalam minyak, maka akan ditarik oleh antioksidan itu. Hal ini untuk menghindari terjadinya proses radikal berantai dan merusak molekul minyak lainnya. Ada suatu cara yang telah dipatenkan, meskipun agak mahal, untuk mengurangi kepekaan terhadap radikal, yaitu dengan memperkuat ikatan karbon-hidrogen melalui pergantian atom hidrogen oleh isotop berat yaitu deuterium. Namun ongkos yang mahal dari metoda ini bisa ditolerir jika pelumas ini digunakan pada produk yang mahal, contohnya untuk jam kualitas tinggi, yang harus tahan lama tanpa perlu dibersihkan.

Minyak goreng yang kita konsumsi pun seharusnya tidak mengandung radikal bebas. Minyak jelantah ialah minyak yang sudah sering dipanaskan dalam suhu tinggi sehingga banyak terkandung radikal bebas. Lebih-lebih kalau sudah berubah warna. Ditengarai radikal bebas ini bisa mengakibatkan kanker dalam tubuh manusia.

Namun, sistem biologi membuat antioksidan sendiri untuk membatasi kerusakan akibat oksidasi. Salah satu dari antioksidan penting ialah tocopherol, atau vitamin E. Antioksidan ini paling mudah larut dalam larutan lemak pada membran sel. Sedangkan antioksidan yang paling mudah larut dalam air ialah vitamin C. Maka tidak heran kalau para peneliti yang mempelajari efek radikal dan biologi, memakan suplemen vitamin E dan vitamin C dalam diet mereka.

Disadur dari tulisan John Perkins, A Radical View of Chemistry, New Scientist, August 1988. hal. 41-44.