Rompi Anti Peluru Terbuat dari Plastik???
Haloo, bertemu lagi dengan CHIMP. Kali ini CHIMP ingin mengenalkan Sobat Solid dengan yang namanya Kevlar dan Dyneema. Kalau yang senang main Counter Strike, pasti tahu nih, hehe..
Pasti kalian pernah lihat dong, adegan baku tembak di film-film di mana para pemerannya mengenakan suatu rompi antipeluru. Rompi itu dikenal sebagai Kevlar. Rompi ini memang terbuat dari tenunan serat Kevlar. Lantas bagaimana bisa ya, lembaran kain tersebut menghentikan dan mencegah peluru bersarang di tubuh pemakainya? Dengar-dengar materialnya serupa dengan nylon pada baju keseharian kita, bahkan ada yang serupa dengan material penyusun kantong plastik?
Nah, Kevlar merupakan merek dagang untuk serat sintetis poliamida yang umum digunakan untuk menyusun rompi anti peluru. Poliamida adalah suatu polimer yang tersusun atas monomer Alkanoat dengan Amina yang memiliki ikatan khas, -CO-NH-. Karena masih merupakan keluarga poliamida, kevlar memiliki struktur yang hampir sama dengan tali pancing, benang layang-layang, ataupun baju untuk berolahraga yang umumnya terbuat dari nylon, Sob.
Jadi apa sih yang menjadi rahasia kekuatan dari Kevlar sehingga bisa dijadikan penyusun rompi anti peluru? Kok bisa jauh lebih kuat dari benang nylon?
Kevlar
Nah, rahasia kekuatan Kevlar ada pada struktur rantai poliamidanya, sob. Pada Kevlar, rantai poliamidanya memiliki gugus benzena yang menjadikannya lebih tahan terhadap kekuatan impak, seperti menahan laju peluru, sedangkan nylon berupa rantai lurus biasa. Oleh karena memiliki gugus benzene pada struktur rantainya, struktur tersebut dikategorikan sebagai aromatik poliamida atau biasa disebut juga sebagai aramid.
Penelitian perihal Kevlar ini sudah dimulai sejak tahun 1960-an. Salah satunya adalah Ny. Stephanie Kwolek yang berpartisipasi dalam tim peneliti DuPont untuk pengembangan serat ringan yang cukup kuat guna menggantikan baja yang digunakan pada ban radial. Beliau menemukan bahwa molekul poliamida dalam bentuk larutan akan menyusun diri secara paralel akibat proses cold spin. Hasil pengujian menunjukkan bahwa serat tersebut memiliki kekuatan lima kali lebih tinggi dari baja dengan massa yang sama dan ketahanan terhadap api. Namun, masih butuh sekitar satu dekade untuk dapat mengaplikasikan serat tersebut menjadi rompi antipeluru. [3] Serat yang telah ditenun dapat memiliki kekuatan tarik sebesar 3600 MPa [4] dibandingkan dengan baja pada umumnya yang sebesar 370 MPa [5]. Secara sederhana kekuatan Tarik 3600 MPa ini setara dengan kemampuan suatu benang dengan diameter 1 mm2 menahan benda yang digantung seberat 3.6 Ton, lho sobat solid.
Dyneema
Selain serat Kevlar, saat ini juga terdapat serat lain yang dapat digunakan sebagai rompi antipeluru, yaitu serat Dyneema. Uniknya, Dyneema ini memiliki material penyusun sama dengan kantong plastik lho! Mereka sama-sama tersusun dari rantai polietilena (PE). Namun yang membedakannya adalah Dyneema memiliki kepadatan rantai yang lebih tinggi sehingga dikategorikan sebagai ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), sementara kantong plastik biasanya memiliki kepadatan rantai yang lebih rendah. Hal ini dikarenakan kantong plastik (LDPE) memiliki rantai yang pendek dan bercabang-cabang, sedangkan Dyneema memiliki rantai yang sangat panjang dan hampir tidak bercabang. Dyneema memiliki kekuatan tarik sebesar 3400 MPa [6].
Kok bisa menghentikan peluru?
Mekanisme rompi antipeluru dalam menghentikan laju peluru sama dengan bagaimana jaring gawang mengehentikan laju bola, yaitu dengan menyebarkan energi dari tembakan peluru ke seluruh komponen rompi. Dengan kuat tariknya yang tinggi Kevlar dan Dyneema dapat menahan lalu menyebarkan energi impak tersebut.
Jika dianalogikan ke serat Kevlar dan Dyneema, rantai-rantai kedua polimer ini berikatan hidrogen dengan satu sama lainnya, layaknya tali-tali pada gawang berikatan menjadi jala. Dengan kondisi seperti itu, terbentuklah struktur ‘jaring’ yang sangat kuat mengingat ikatan hidrogen merupakan ikatan terkuat di antara ikatan sekunder lainnya. Dengan rantai aramid yang panjang, tentu ikatan hidrogen yang terbentuk antara dua atau lebih rantai aramid akan semakin banyak (hingga lebih dari ribuan ikatan hidrogen). [1]
Dari kedua jenis serat antipeluru ini, CHIMP paling suka sama Dyneema, sob. Pasalnya, Dyneema ini sebenarnya molekul penyusunnya sama dengan kantong plastik yang lemah, namun molekul-molekul ini berikatan satu sama lain sehingga kekuatannya bertambah berkali-kali lipat. Bersatu kita teguh, bercerai kita runtuh, ya gak?
Penulis:
Annas Amartya Atmawijaya (Teknik Material ITB 2017)
Bharus Mukhtarin (Teknik Material ITB 2017)
Referensi:
[1] “Wikipedia,” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/.
[2]“Explain That Stuff,” [Online]. Available: https://www.explainthatstuff.com/kevlar.html.
[3] J. Pearce, “The New York Times,” The New York Times Company, 20 June 2014. [Online]. Available: https://www.nytimes.com/2014/06/21/business/stephanie-l-kwolek-inventor-of-kevlar-is-dead-at-90.html.
[4] Du Pont, “Kevlar Aramid Fiber Technical Guide”.
[5] “AZO Materials,” [Online]. Available: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6115.
[6]R. Marissen, “Design with Ultra Strong Polyethylene Fibers,” Materials Science and Applications, vol. 2, pp. 319–330, 2011.
