Advanced material adalah material baru dengan sifat yang ditingkatkan yang sengaja dirancang untuk kinerja unggul. Kemajuan besar ilmu pengetahuan pada abad ke-20, dimana pada saat ini menemukan pemahaman baru tentang atom, yang mana merupakan bagian dasar dari terciptanya advanced material.
Kemajuan dalam tiga dekade terakhir inilah yang telah membawa kita melampaui batas konseptual dan menjadikan industri advanced material sebagai komponen penting adalam perekonomian teknologi tinggi kita.
Material yang di advanced atau rekayasa bukanlah hal yang baru, dan penciptaan material yang canggih tidak mewakili transformasi dalam kecerdasan manusia atau aspirasi desain.
Nenek moyang kita di zaman perunggu bereksperimen dengan paduan untuk meningkatkan kinerja logam dasar. Kombinasi tembaga dan timah menciptakan perunggu, dan peningkatan teknologi menciptakan peluang dan gambaran tantangan baru.
Hal ini pada gilirannya mendorong pengembangan teknis lebih lanjut. Keingintahuan mendasar tentang sifat alamiah suatu benda, dan cara memanipulasinya telah mendorong perkembangan manusia selama ribuan tahun.
Proses manipulasi primitif senyawa molekuler berlanjut di zaman besi 3.000 tahun yang lalu. Ahli metalurgi menemukan bahwa penambahan karbon pada besi, dengan penerapan panas yang tinggi akan menghasilkan baja. Tak lama kemudian, revolusi industri memperkenalkan produksi massal baja bermutu tinggi yang murah dan membajirnya inovasi teknis.
Perkembangan ilmu pengetahuan pada periode ini mengarah pada penemuan atom dan pemahaman tentang bagaimana advanced material pada tingkat atom.
Advanced material merupakan inovasi di abad ke-21 memungkinkan para ilmuwan untuk memanipulasi zat (organik dan anorganik) pada tingkat atom dan menciptakan material baru yang dibuat khusus yang secara nyata mengungguli material alami.
Dapat dilihat dari tiga dekade terakhir mengalami lompatan besar, yang mengarah pada keberhasilan integrasi advanced material kedalam manufaktur berteknologi tinggi, prosedur medis dan produksi makanan.
Secara nyata, saat ini masih berada diambang revolusi teknis baru. Kemungkinan besar dalam dua puluh tahun ke depan akan terjadi lmpat maju yang melampaui kemajuan yang dicapai sekitar satu abad revolusi industri. Satu-satunya batasan nyata adalah hukum fisika (seperti yang kita pahami saat ini) dan imajinasi manusia (yang belum bergantung pada AI)
Apa itu Advanced Material?
Advanced material adalah topik ilmuah kompleks yang mencakup beragam bidang dan aplikasi. Advanced material adalah istilah umum yang sesuai untuk setiap material baru yang sengaja diciptakan oleh manusia.
Umumnya digunakan untuk merujuk pada material baru, dengan aplikasi teknologi tinggi, yang dikembangkan selama beberapa dekade terakhir. Penelitian dan pengembangan advanced material baru untuk aplikasi industri berfisat multidisiplin dan dapat memanfaatkan keahlian dibidang kimia, fisika, nanoteknologi, keramik, metalurgi, biomaterial dan masih banyak lagi.
Revolusi Atom dan Advanced Material
Awal tahun 1900-an menyaksikan kemajian dalam pemahaman tentang sifat fisik bahan dan atom-atom kecil yang merupakan bahan penyusun setiap zat fisik. Kemajuan dalam difraksi sinar-x dan perkembangan mikrospok elektron meningkatkan pemahaman para ilmuwan tentang bahaimana atom tersusun.
Pemahaman modern tentang bagaimana material berperilaku pada skala makroskopis diubah oleh pemahaman tentang bagaimana material tersusun pada tingkat mikroskopis. Pada ilmuwan dan peneliti abad ke-20 dengan antusias bereksperimen dengan cara memanipulasi susunan atom dan cara membelah atom.
Setelah aturan dasar atom dipahami oleh para ilmuwan, terdapat potensi untuk menciptakan material yang benar-benar baru. Potensi desain (tampaknya) hampir tidak terbatas. Material dan manufaktur tingkat lanjut mencakup logam dan material anorganik, produk mineral canggih, dan material organik. Proses organik mencakup manipulasi dan penciptaan sel dan struktur mirip sel, DNA, dan protein penyusun yang merupakan inti organisme hidup.
Betapa canggihnya material mengubah dunia kita. Advanced material mulai mengubah setiap aspek kehidupan. Asumsi yang sebelumnya tidak dapat diubah mengenai sifat bahan mentah dan potensi industrinya telah dikesampingkan. Industri desain dan manufaktur sebelumnya dibatasi oleh karakteristik bahan baku alami, serta paduan dan senyawa yang kami buat dari bahan tersebut. Kapasitas baru kami untuk menciptakan Advanced Material dari awal mengubah potensi desain.
Pada tingkat dasar, Advanced Material memungkinkan perbaikan pada produk yang sudah ada. Pesawat terbang atau mobil dapat dibuat dari bahan yang lebih kuat dan ringan. Ini mungkin bertahan lebih lama, berjalan lebih ekonomis, dan lebih ramah terhadap lingkungan. Perangkat yang biasa digunakan bisa menjadi lebih kecil dan lebih efisien. Ponsel cerdas kini menjalankan banyak fungsi laptop, yang pada gilirannya menjalankan banyak fungsi komputer yang dulunya seukuran rumah.
Beberapa inovasi yang mengubah hidup yang bergantung pada Advanced Material dan penelitian manufaktur meliputi:
- Sirkuit terintegrasi
- Penyimpanan data magnetik
- Layar kristal cair
- Fiberoptic
- Laser
Pada tingkat yang benar-benar inovatif, Advanced Material memungkinkan penemuan produk dan perangkat yang benar-benar baru. Setidaknya dalam teori, jika seseorang mengidentifikasi solusi radikal terhadap kebutuhan yang ada, atau mendefinisikan konsep baru, para ilmuwan akan mampu menciptakan bahan-bahan baru yang canggih untuk mengubah sebuah ide menjadi kenyataan.
Kita mungkin berada pada titik perkembangan manusia di mana fiksi ilmiah abad ke-20 menjadi kenyataan abad ke-21. Perlu dicatat bahwa kita sudah mendefinisikan ulang konsep kita tentang realitas, dengan istilah-istilah seperti realitas virtual dan realitas tertambah.
Manfaat Advanced Material
Manfaat umum dari bahan industri maju sangatlah jelas. Mereka berpotensi memberikan produk yang lebih murah, lebih canggih, dan lebih ramah pengguna. Barang-barang rumah tangga, kendaraan pribadi, dan barang-barang konsumsi sudah meningkatkan kualitas hidup kita, menghemat tenaga kerja, dan meningkatkan rekreasi.
Terlihat juga inovasi serupa di tempat kerja. Material industri canggih merevolusi perangkat, sistem, dan infrastruktur yang sebelumnya menentukan dan membatasi cara kita bekerja dan berbisnis.
Jangkauan dan potensi bisnis semakin meluas, begitu pula metode produksi, teknologi print-on-demand, munculnya komputer kuantum, pengumpulan dan analisis data, serta penerapan AI untuk merancang, memantau, dan memecahkan masalah. Disadari atau tidak, kehidupan kerja kita sudah sangat bergantung pada Advanced Material untuk aplikasi industri.
Salah satu manfaat terbesar yang muncul dari Advanced Material adalah peningkatan dramatis terhadap kebutuhan paling dasar kita; kesehatan yang baik dan ketahanan pangan. Abad kedua puluh melahirkan revolusi dalam perawatan medis, semakin banyak penyakit yang dapat dicegah atau disembuhkan, dan semakin banyak cedera (yang sebelumnya fatal) yang dapat diobati dibandingkan periode mana pun dalam sejarah manusia. Dua dekade ke depan diharapkan akan melampaui inovasi-inovasi sebelumnya pada setiap tingkat yang dapat dibayangkan (dan sebelumnya tidak dapat dibayangkan).
Kombinasi bioAdvanced Material baru, material anorganik canggih, dan perangkat pintar kecil yang digerakkan oleh AI, akan menciptakan generasi baru prostetik cerdas yang secara efektif merupakan pengganti bagian tubuh. Mereka akan memungkinkan orang yang diamputasi berfungsi hampir sempurna – atau bahkan ditingkatkan. Ide-ide fantastis sebelumnya seperti bagian tubuh yang tumbuh atau diregenerasi secara organik, retina atau organ dalam yang dibuat di laboratorium, dan kulit yang diregenerasi untuk korban luka bakar semuanya mendorong menuju validitas konseptual.
Kita sudah melihat nanoteknologi diterapkan pada krim topikal yang mengandung bahan biokimia canggih, serta obat cerdas yang dapat disesuaikan untuk terapi individu yang optimal. Para ilmuwan sudah dapat memanipulasi sel, virus, dan organisme, dan teknologi baru ini mendorong transisi menuju layanan kesehatan yang bersifat personal dan preventif.
Populasi global diperkirakan akan mencapai 9,5 miliar pada tahun 2050. Umat manusia menghadapi tantangan ganda dalam mencapai SDG PBB tentang Nol Kelaparan sambil mendorong menuju Nol Karbon dan pertanian ramah lingkungan.
Material dan manufaktur yang canggih dapat menjembatani kesenjangan tersebut. Biomaterial dan protein canggih yang dibuat di laboratorium untuk konsumsi manusia, seperti daging yang dicetak 3D, adalah konsep lain yang mulai layak secara komersial. Makanan baru, padat nutrisi, dan sehat berpotensi mengganggu industri pangan global dalam skala besar. Bahan-bahan canggih untuk produksi pangan mencakup cukup banyak inovasi untuk memberi makan dunia.
