Siapa yang tak kenal titanium? Titanium (Ti) bernomor atom 22, kini membingkai pembuatan premium flagship smartphone seperti Galaxy S Ultra Series, beberapa model Iphone, menjadi bahan penguat rangka sejumlah pesawat jet, dan bahkan juga dapat digunakan dalam tubuh manusia sebagai implan medis. Beberapa pertanyaan pasti muncul di benak kalian, “kok bisa logam ini lebih populer digunakan dibandingkan logam lainnya seperti, let's say, emas yang jauh lebih berharga?”, “Kenapa titanium ini kerap digadang sebagai material unggulan?”. Dalam artikel material study 101 kali ini, mari kita kupas bersama keunikan dan karakteristik logam ini. 

Umumnya, titanium dapat ditemukan dalam jumlah relatif besar di lapisan kerak Bumi, mulai dari wilayah pegunungan hingga kawasan pesisir pantai. Menariknya, meskipun tersedia cukup melimpah, titanium yang ditemukan di alam bukanlah titanium murni, lho, Kawan UNDIRA! Titanium umumnya terkandung dalam mineral seperti ilmenit (FeTiO₃) dan rutil (TiO₂), yang dapat ditemukan pada batuan maupun endapan pasir mineral. Dalam dunia manufaktur, titanium dikenal memiliki kombinasi sifat mekanik dan kimia yang menguntungkan. Dengan massa jenis sekitar 4,51 g/cm³, titanium lebih ringan dibandingkan baja yang memiliki massa jenis sekitar 7,85 g/cm³. Keunggulan utamanya terletak pada kekuatan spesifik yang tinggi, ketahanan korosi, serta kemampuan membentuk lapisan oksida pelindung yang stabil pada permukaannya.

Lantas, apakah yang membuat titanium disebut sebagai salah satu material unggulan? Pertama, titanium memiliki permukaan (lapisan oksida) yang sangat stabil, dan memungkinkannya untuk menahan korosi dari lingkungan, asam, basa, dan logam lain (dengan catatan logam tersebut memiliki tingkat skala mulia lebih atau setara dengannya, walaupun dengan proses anodisasi, kelemahan ini dapat dianulir). Selain memiliki lapisan luar yang stabil, titanium juga dikenal memiliki ketahanan suhu tinggi, jauh diatas logam seperti emas. Hal ini memungkinkan titanium untuk menjaga stabilitas strukturalnya. Ketahanan suhu dan titik leleh titanium mampu mencapai sebesar 1.668°C, hanya satu posisi di bawah tungsten (dengan titik leleh tungsten mencapai 3.422 °C, tertinggi di antara logam lainnya).  

Paduan kekokohan titanium juga terletak pada kekakuan modulus elastisitasnya yang lebih rendah dibandingkan baja, dengan kisaran sekitar; 110–115 GPa (gigapascal), sedangkan baja mencapai kurang lebih 200 GPa. Artinya, titanium bisa melengkung lebih jauh lalu kembali ke bentuk semula sebelum akhirnya berubah bentuk secara permanen. Itulah sebabnya komponen titanium tidak mudah penyok atau patah, serta tahan terhadap beban yang datang berulang-ulang (kelelahan material atau fatigue).

Alasan akhir kenapa titanium digagaskan sebagai salah satu material unggulan adalah sifatnya yang biokompatibel dengan benda organik seperti organ manusia, lho kok bisa? Padahal beberapa orang menggunakan perhiasan seperti emas saja sudah gatal-gatal! Rahasianya, titanium terletak pada lapisan oksidasinya. Lapisan oksida (TiO2) pada titanium tidak hanya mencegah korosi, tetapi juga mampu mencegah banyak ion terlepas (sebagai informasi, ion yang terlepas inilah yang pada dasarnya mengganggu sistem kerja sel tubuh dan dipandang sebagai ancaman oleh sel tubuh). Inilah mengapa titanium juga mampu digunakan dalam implan dunia medis.

Titanium juga punya kekurangan, lho, kawan UNDIRA. Meski tahan karat berkat lapisan oksida alaminya, titanium kurang akur dengan logam yang lebih rentan korosi seperti besi atau seng, hal ini dikenal sebagai korosi galvanik. Di tahap manufaktur, ia juga agak “rewel”: sulit dipotong dan kurang jago menghantarkan panas dan listrik. Terakhir, titanium meskipun memiliki durabilitas yang kuat, tetapi jika diukur melalui skala Mohs tidak anti goresan seperti keramik, safir murni, dan tungsten. Tak heran mengapa manufaktur smartphone kelas atas seperti Samsung dan Apple, mulai mengurangi penggunaan titanium.

Material unggulan bukan soal siapa yang paling mahal atau paling berkilau, melainkan siapa yang paling cocok untuk tugasnya. Titanium menawarkan keseimbangan langka antara ringan, kuat, tahan karat, dan ramah tubuh, dengan “bayaran” berupa proses produksi yang rumit dan biaya tinggi. Bagi kawan UNDIRA yang tertarik pada dunia studi mekanikal dan manufaktur kompleks, Program Studi Teknik Mesin Universitas Dian Nusantara (UNDIRA) dengan konsentrasi studinya, Metalurgi, menawarkan fasilitas pembelajaran aplikatif melalui laboratorium fisika dan juga pakar-pakar kompeten di bidangnya bagi kawan UNDIRA! Mari bergabung, become the best engineer ever!

Sumber Referensi:

Galore Metal - Apakah batang titanium kompatibel dengan logam lain?

Gramedia Blog - Titanium dengan Kekuatan dan Kelebihannya, Dipakai di Mana Saja?

It's a Material World Broadcast - YouTube - Why is Titanium Biocompatible? | Ep. 3 | It's a Material World Podcast

Rekayasa Terperinci - YouTube - Apa Itu Titanium? Logam Terkuat di Dunia dan Beragam Penggunaannya di Industri

Halodoc - Bahan Titanium: Logam Ringan, Kuat, Antikarat, Aman Tubuh