Sampel keramik yang dipadatkan pada temperatur ruangan di lab ETH Zurich (Foto: ETH Zurich / Peter Rüegg)
Peneliti material ETH Zurich telah mengembangkan metode baru untuk membuat keramik yang tidak memerlukan bahan awal yang harus dibakar. Alih-alih, bahan ini dipadatkan dengan menggunakan tekanan yang tinggi pada suhu ruangan dengan proses yang secara signifikan lebih efisien energi.
Pembuatan semen, batu bata, ubin kamar mandi dan porselen biasanya memerlukan energi panas yang cukup tinggi: kiln atau tungku digunakan untuk pembakaran bahan keramik pada temperatur lebih dari 1000°C. Tetapi sekarang, peneliti bahan dari ETH Zurich mengembangkan yang pada awalnya terlihat metode yang sangat sederhana untuk pembuatan keramik pada temperatur ruangan. Peneliti menggunakan serbuk nano kalsium karbonat sebagai bahan awal, alih-alih dipanaskan bahan ini ditambahkan sejumlah air lalu kemudian dipadatkan.
Florian Bouville ,seorang postdoc di grup group of André Studart, Professor of Complex Materials menjelaskan "Proses pembuatan ini berdasarkan proses pembentukan batu secara geologi". Batuan Sedimen terbentuk dari sedimen yang dipadatkan selama jutaan tahun dengan tekanan yang sangat tinggi. Proses ini merubah sedimen kalsium karbonat menjadi batu gamping dengan bantuan air yang ada disekelilingnya. Sebagaimana peneliti ETH menggunakan kalsium karbonat dengan ukuran partikel yang sangat halus (partikel nano) sebagai bahan awal, proses pemadatannya hanya memakan waktu satu jam. Professor Studart ETH menyebtukan bahwa " Pekerjaan ini merupakan bukti awak bahwa bahan keramik dapat dibuat pada temperatur ruangan dengan waktu yang cukup singkat dan dengan tekanan yang relatif kecil"
Lebih kuat dari beton
Menurut hasil uji, bahan baru ini dapat menahan sekitar sepuluh kali lipat gaya yang dikenakan pada beton sebelum retak, dan kekuatannya sekokoh batu atau beton. Dengan kata lain, susah untuk berdeformasi.
Sejauh ini, peneliti membuat sampel bahan tersebut dengan ukuran sekitar sebuah uang koin dengan menggunakan pres hidrolik yang biasa digunakan di industri. Bouville menyebutkan " Tantangan yang dihadapi adalah untuk menghasilkan tekanan yang besar pada saat proses pemadatan, ukuran benda yang lebih besar memerlukan tekanan yang jauh lebih besar pula". Menurut peneliti ukuran ubin keramik masih memungkinkan untuk dibuat.
Ramah lingkungan dan efisien energi
"Pada jangka panjang, peneliti bahan telah mencari cara untuk membuat bahan keramik dengan kondisi pertengahan, karena proses pembakaran memerlukan energi yang sangat besar" kata Studart. Metode baru dengan temperatur ruangan menurut para ahli disebut sintering dinging lebih efisien energi dan juga memungkinkan untuk dibuat material komposit yang mengandung plastik.
Teknik ini juga menarik bagi masyarakat yang memperhatikan emisi CO2. Secara khusus, partikel karbonat dapat diproduksi dari CO2 yang ditangkap dari atmosfer atau dari gas buangan buangan panas dari industri. Pada kasus ini, CO2 yang ditangkap direaksikan dengan batu dalam bentuk serbuk untuk menghasilkan karbonat, yang kemudian dapat digunakan untuk pembuatan keramik pada temperatur ruangan. Kerusakan alam akibat polusi CO2 dapat diminimalisir.
Menurut peneliti, untuk jangka panjang, pendekatan sintering dingin ini mempunyai potensi menuju bahan berbasis semen yang ramah lingkungan. Bagaimanapun, memerlukan upaya penelitian yang intensif.
Referensi
Bouville F, Studart AR: Geologically-inspired strong bulk ceramics made with water at room temperature. Nature Communications, 28 February 2017, doi: 10.1038/ncomms14655
sumber : ETH Zurich