Biomaterial Struktural Ringan dengan Performa Mekanis Unggul: Sebuah Tinjauan

Desain rasional material struktural ringan dengan performa mekanis tinggi merupakan tantangan signifikan dalam rekayasa komposit. Ketidakcocokan intrinsik antara massa rendah dan kekuatan tinggi masih menjadi tantangan yang belum terpecahkan. Alam memberikan inspirasi, karena banyak organisme memiliki sifat ringan yang unggul dan performa mekanis yang dicapai melalui konfigurasi struktur cerdik dengan komponen sederhana. Tinjauan ini secara komprehensif merangkum kemajuan terkini pada tiga struktur tipikal dalam biomaterial alami: struktur seluler, struktur fibrosa, dan struktur sandwich. Untuk setiap struktur, organisme tipikal dipilih untuk perbandingan, dan komposisi, struktur, serta sifatnya dibahas secara rinci. Selain itu, pendekatan desain bioinspirasi untuk setiap struktur diperkenalkan secara singkat. Akhirnya, sebuah prospek tentang desain dan fabrikasi komposit bioinspirasi disajikan untuk memandu aplikasi rekayasa di masa depan.

Metodologi tinjauan ini melibatkan pemilihan dan analisis sistematis biomaterial alami yang menunjukkan sifat ringan dan performa mekanis tinggi. Tiga struktur tipikal diidentifikasi: struktur seluler, fibrosa, dan sandwich. Untuk setiap struktur, organisme representatif dipilih untuk analisis komparatif. Komposisi, konfigurasi struktural, dan sifat mekanis yang dihasilkan diperiksa secara rinci. Selanjutnya, pendekatan desain bioinspirasi yang berasal dari struktur alami ini diperkenalkan secara singkat, menyoroti bagaimana prinsip-prinsip ini dapat diterjemahkan ke dalam komposit sintetis. Tinjauan ini menyintesis temuan dari literatur terkini untuk memberikan gambaran yang komprehensif.