Jenis Biomaterial Dan Karakternya [PDF]

Citation preview

JENIS-JENIS BIOMATERIAL DAN KARAKTERNYA



PERTEMUAN KE-2 DAN KE-3



Sriatun, S.Si, M.Si Inorganic Chemistry laboratory Chemistry Department



BIOMATERIAL



LOGAM



POLIMER



KOMPOSIT NON-LOGAM



KERAMIK



Perkembangan biomaterial di bidang kedokteran gigi: • biomaterial sintetis: yaitu biomaterial sintetik yang lazim/umum biasa digunakan untuk implantasi a. logam b. polimer c. non logam d. keramik c. komposit • Biomaterial alam • biomaterial rekayasa jaringan. Pengembangan scaffolds, sel, dan sinyal dalam pembuatan jaringan pengganti gigi



sudah



LOGAM



Vanadium steel  corrosion  no longer used in implants inadequate in



vivo 18-8sMo stainless steel  contains a small percentage of Mo improve the corrosion resistance in chloride solution (salt water)



type 316 stainless steel



Type 316L stainless steel - Less carbon - Better corrosion resistance



TIPE-TIPE: • Baja tahan karat • Stainles steel • Titanium • Paduan titanium



CP-Ti, Ti-Al-V, Ti-Al-Nb, Ti-13Nb-3Zr, •



Ti-Mo-Zr-Fe



Platinum (Pt)



Paduan cobalt (cobalt-base) Co-Cr-Mo, Cr-Ni-Cr-Mo



•



Logam lainnya Platinum group (Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os) Ti6Al6Mo alloy



Perubahan kimia permukaan implan titanium alkali setelah perlakuan panas



FUNGSI LOGAM Implantasiload-bearing kebanyakan pembedahan ortopedi pada umumnya melibatkan implantasi dari material logam. Mulai dari hal sederhana seperti kawat dan sekrup untuk pelat yang bebas dari patah sampai pada total joint prostheses (tulang sendi buatan) untuk pangkal paha, lutut, bahu, pergelangan kaki dan banyak lagi. Dalam ortopedi, implantasi bahan logam digunakan pada pembedahan maxillofacial, cardiovascular, dan sebagai material dental.



Amalgam • Salah satu jenis bahan tambalan gigi ini terbuat dari Ag,Sn,Zn,Cu dan Hg. • Hampir 50% bahan yang digunakan adalah merkuri, dan biasanya tambalan ini digunakan untuk memperbaiki gigi geraham bagian belakang. • Bertahan hingga 10 tahun (namun para dokter tidak Emas menganjurkan pasien untuk menggunakan tambalan • Tambal gigi jenis ini terbuat dari paduan jenis ini karena mengandung Hg yang sangat emas yang dicampur dengan logam lain. berbahaya bagi tubuh. Beberapa orang lebih menyukai warna emas • Zat merkuri jika tertelan dapat melukai organ ini dibanding warna perak dan bahan pencernaan, jika terhirup menimbulkan masalah amalgam. kesehatan pada paru-paru. • Tidak menimbulkan korosi pada gigi. • Bertahan 15 tahun • Tambal emas bisa menahan kekuatan mengunyah makanan yang teksturnya keras dan tebal. Jika dibandingkan harganya, harga tambalan gigi berbahan emas ini memang lebih mahal 6 hingga 7 kali lipat daripada bahan amalgam dan komposit.



POLIMER



Fungsi Polimer - wajah/muka buatan sampai pada pipa tenggorokan, - komponen ginjal dan bagian hati sampai pada komponen-komponen dari jantung, - material untuk gigi buatan, material untuk pangkal paha dan tulang sendi lutut. - untuk bahan perekat medis dan penutup, serta pelapis yang digunakan untuk berbagai tujuan.



Macam-macam polimer sintetik



monomer



Pembentukan polimer



monomer



polimer



Penataan rantai polimer menjadi linier, bercabang, dan struktur jaringan tergantung pada fungsi pengulangan unit.



Kemungkinan kopolimer



penataan



POLIETILEN (PE)



POLIAMIDA (PA) Makromolekul dengan unit berulang yang dihubungkan oleh ikatan amida



POLIPROPILEN (PP)



PET (POLYETHYLENE TEREPHTHALATE



a strong, stiff synthetic fibre and resin, and a member of the polyester family of polymers. PET is spun into fibres for permanent-press fabrics, blow-molded into disposable beverage bottles, and extruded into photographic film and magnetic recording tape. PET is produced by the polymerization of ethylene glycol and terephthalic acid. Ethylene glycol is a colourless liquid obtained from ethylene, and terephthalic acid is a crystalline solid obtained from xylene. When heated together under the influence of chemical catalysts, ethylene glycol and terephthalic acid produce PET in the form of a molten, viscous mass that can be spun directly to fibres or solidified for later processing as a plastic.



PVC (POLYVINYLCHLORIDE)



Economical, versatile polyvinyl chloride (PVC, or vinyl) is used in a variety of applications in the building and construction, health care, electronics, automobile and other sectors, in products ranging from piping and siding, blood bags and tubing, to wire and cable insulation, windshield system components and more.



POLYMETHYL METHACRYLATE (PMMA), Aplikasinya: - wajah/muka buatan - pipa tenggorokan - ginjal dan bagian hati - komponen-komponen pada jantung - material untuk gigi buatan - material untuk pangkal paha dan tulang sendi lutut. Material polimer untuk biomaterial ini juga digunakan untuk bahan perekat medis dan penutup, serta pelapis yang digunakan untuk berbagai tujuan



Contoh aplikasi polimer biomaterial (gigi palsu)



Polymethyl methacrylate (PMMA), also known as acrylic or acrylic glass, is a transparent and rigid thermoplastic material widely used as a shatterproof replacement for glass. PMMA or poly (methyl 2‐methylpropenoate) is produced from monomer methyl methacrylate. It is a clear, colorless polymer available in pellet, small granules and sheet forms, which are then formed with all thermoplastic methods (including injection molding, compression molding, and extrusion). The highest quality PMMA sheets are produced by cell casting, but in this case, the polymerization and molding steps occur concurrently. It is commonly called acrylic glass. The strength of the material is higher than molding grades owing to its extremely high molecular mass. Rubber toughening has been used to increase the toughness of PMMA owing to its brittle behavior in response to applied loads. PMMA is 100% recyclable.



PMMA has many technical advantages over other transparent polymer (PC, polystyrene etc.), few of them include:   



High resistance to UV light and weathering, Excellent light transmission Unlimited coloring options



Medical and Healthcare PMMA is a high purity and easy‐to‐clean material and hence used to fabricate incubators, drug testing devices, storage cabinets in hospitals and research labs. Also, due to its high bio‐compatibility, PMMA is also applied as dental cavity fillings and bone cement.



KERAMIK Bahan‐bahan yang terdapat dalam keramik: • alumina oksida • boric oksida (merupakan suatu flux keramik) • feldsfar, kaolin, silika, oksida lain • bahan pewarna • Proses heat treatment (firing) Sifat: compressive strength yang tinggi, tensile strength yang rendah, hardness yang tinggi serta mempunyai biokompatibilitas yang baik. Bahan keramik gigi dapat digunakan dalam pembuatan inlay, onlay, mahkota vinir, mahkota dan jembatan serta dental implan. Bahan keramik gigi dalam penggunaannya mempunyai beberapa kelebihan meliputi adaptasi yang baik terhadap jaringan mulut, dapat dibentuk sesuai anatomis gigi, memiliki sifat translusen, estetis baik, tidak toksik, tidak larut dalam cairan mulut. Sedangkan kekurangannya adalah brittle, adaptasi margin yang kurang baik, dan harganya mahal.



Fungsi: - sebagai material pengganti (meliputi material untuk mahkota gigi, tambalan dan gigi tiruan) - pengobatan medis (tidak banyak dibandingkan dengan logam dan polimer, karena mudah retak) - Material keramik sedikit digunakan untuk pengganti tulang sendi (joint replacement), perbaikan tulang (bone repair) dan penambahan tulang(augmentation)



BIOKERAMIK Sifat-sifat: • biokompabilitas, • stabilitas kimia, • ketahanan aus yang tinggi, • komposisi yang sama dengan bentuk mineral dari jaringan keras dalam tubuh (tulang dan gigi). Biokeramik adalah keramik yang secara khusus dimanfaatkan untuk memperbaiki dan merekoinstruksi bagian tubuh yang terkena penyakit atau cacat sehingga baik digunakan dalam kedokteran dan industri, terutama sebagai implant ataupun organ pengganti. Biokeramik dibedakan menjadi empat: • Biokeramik bionert, • biokeramik terserap ulang/resorbable (biodegradable) • biokeramik bioaktif atau surface reactive • biokeramik berpori.



• Biokeramik bionert Biokeramik yang tebal, daerah permukaan rendah. Antar permukaan biokeramik dengan tebal daerah permukaan tidak terikat secara kimia maupun biologis sehingga sistem pelekatan biasanya hanya secara mekanis. Pada lapisan permukaan akan terbentuk suatu kapsul berserat yang tidak terikat secara baik pada jaringan keras maupun jaringan lunak. Contoh: Alumina (Al2O3), zirconia (ZrO2) , silicon nitride, karbon.



Biokeramik terserap ulang Untuk resorbsi secara perlahan dalam jangka waktu tertentu secara bersamaan akan digantikan oleh jaringan alamiah baru dengan lapisan antara permukaan yang sangat tipis menstimulas tulang untuk tumbuh pada bahan keramik dan melalui pori-porinya, melanjutkan transformasi secara total dari bahan-bahan yang masuk kedalam tulang yang tinggal.



Contoh: Aluminum–calcium–phosphorous oxides Glass FIbers and their composites Corals Calcium sulfates, including plaster of Paris Ferric–calcium–phosphorous oxides Hydroxyapatites Tricalcium phosphate Zinc–calcium–phosphorous oxides Zinc–sulfate–calcium–phosphorous oxides



Uses of biodegradable ceramics • As drug delivery devices • For repairing bone damaged due to disease or trauma • For filling space vacated by bone screws, donor bone, excised • tumors, and diseased bone loss • For repairing and fusion of spinal and lumbo-sacral vertebrae • For repairing herniated discs For repairing maxillofacial and dental defects Hydroxyapatite ocular implants



Biokeramik bioaktif Memiliki respon biologis khas pada antar permukaan sehingga terbentuk ikatan antar



jaringan



dan



bahan



tersebut.



Kekhasanya adalah dasar materi yang menyerupai komponen inorganik bagian tulang disertai kemampuan melarut yang dapat memberian ikatan secara langsung terhadap implant. Contoh: Bioglass and Ceravital Dense and nonporous glasses Dense Hydroxyapatite



Uses of bioactive ceramic • For coating of metal prostheses • In reconstruction of dental defects • For filling space vacated by bone screws, donor bone, excised tumors,and diseased bone loss • As bone plates and screws • As replacements of middle ear ossicles • For lengthening of rami For correcting periodontal defects • In replacing subperiosteal teeth



Biokeramik berpori Untuk pertumbuhan dalam jaringan yang dikenal biokeramik permukaan mikro



mikropori



inert memiliki



dimana



pori-pori



terjadi



pada



daerah



dalam



ukuran



pertumbuhan



dan



jaringannya ke pori permukaan atau keseluruhan implantasinya (logam berlapis HA).



Hidroksiapatit makropori



TULANG Tulang merupakan tempat cadangan mineral dan berkaitan dengan metabolisme tubuh, yang disimpan ataupun dikeluarkan setiap kali diperlukan oleh tubuh. Pada pembentukkan tulang, sel-sel tulang keras membentuk senyawa kalsium fosfat dan senyawa kalsium karbonat. Mineral tulang biasanya sebagai senyawa kalsium hidroksiapatit dengan stokiometri sempurna. Bentuk utama mineralnya mengandung kalsium kristal apatit dan fosfat, menirukan struktur kristal hidroksiapatit Ca10(PO4)6(OH)2.



Sintesis hidroksiapatit



Hydroxyapatite Synthesis Method Prepare the following solutions: • Solution 1: Dissolve 157.6 g calcium nitrate tetrahydrate [Ca(NO3)24H2O] in 500 ml DI water. Bring the solution to a pH of 11 by adding ˜ 70 ml ammonium hydroxide [NH4OH]. Bring the solution to 800 ml with DI water. • Solution 2: Dissolve 52.8 g ammonium phosphate dibasic [(NH4)2HPO4] in 500 ml DI water. Bring the solution to a pH of 11 by adding ˜ 150 ml ammonium hydroxide [NH4OH]. Add DI water until the precipitate is completely dissolved, 250–350 ml. Special note: If you use calcium nitrate [Ca(NO3)2n H2O] instead of calcium nitrate tetrahydrate you need to recalculate the amount of calcium nitrate to add to make Solution 1 on the basis of the absence of the extra four waters. If you do not, you will have to add a large amount of ammonium hydroxide to pH the solution. 1. Add one half of Solution 1 to a 2-L separatory funnel. 2. Add one half of Solution 2 to a 2-L separatory funnel. 3. Titrate both solutions into a 4-L beaker with heat and constant stirring. 4. Boil gently for 30 min. 5. Repeat steps 1–4 for the rest of Solutions 1 and 2. 6. Let cool completely, allowing precipitate to settle to bottom of beaker. 7. Pour contents of beaker into 250-ml polypropylene bottles. 8. Centrifuge bottles for 10 min at (10,000 rpm) 16,000 g. 9. Collect precipitate from the six bottles into two and resuspend with DI water.



10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.



Fill the four empty bottles with the reaction mixture and centrifuge all six as before. Collect precipitant from the two bottles that were resuspended with DI water. Combine remaining four bottles into two bottles and resuspend with DI water. Repeat steps 10–12 as necessary. Dry precipitate for 24–48 h at 70°C. Calcine the precipitate for 1 h at 1140°C. Grind and sieve product as desired.



KOMPOSIT



Bahan komposit: benda padat yang mengandung dua atau lebih bahan atau fase penyusun yang berbeda pada skala lebih besar dari atom. Pada komposit, sifat-sifat seperti elastis modulus diubah secara signifikan. Sifat material komposit sangat bergantung pada struktur. Secara khusus, sifat bahan komposit tergantung pada: - bentuk dari heterogenitas, - fraksi volume yang ditempati dalam pencampurannya, - Antarmuka/interface di antara konstituen.



Morfologi komposit dasar. (a) partikel, (b) serat, (c) platelet.



Fungsi: • sebagai material pengganti atau tambalan gigi. • digunakan pada perbaikan tulang dan penggantian tulang sendi karena memiliki nilai modulus elastis yang rendah, meski masih terdapat material komposit lain seperti komposit karbon-karbon dan komposit polimer berpenguat karbon. • Material ini tidak menampakkan adanya kombinasi dari sifat mekanik dan biologis yang sesuai untuk aplikasinya. • digunakan untuk prosthetic limbs (tungkai buatan), dimana terdapat kombinasi dari densitas/berat yang rendah dan kekuatan yang tinggi sehingga membuat material ini cocok untuk aplikasinya.



Bahan tambalan gigi komposit ini, terbuat dari campuran partikel plastik dan kaca halus. Proses penambalan gigi ini, akan menggunakan sinar biru terang yang berfungsi mengeraskan partikel kaca pada gigi. Proses ini tergolong membutuhkan waktu yang sedikit lama karena dokter akan mengirim hasil cetakan kerangka gigi ke laboratorium terlebih dahulu untuk membuat isi cetakan gigi yang berlubang atau rusak. Salah satu kelebihan bahan tambal gigi ini adalah, warna tambalan akan menyatu dengan warna gigi asli, dan materialnya terbilang kuat. Sayangnya, harga tambal gigi komposit sedikit lebih mahal dari bahan almagam, dan bahan ini bisa bertahan selama kurang lebih 5 tahun pada gigi.



BIOMATERIAL ALAM • Beberapa material yang diperoleh dari binatang atau tumbuhan • Keuntungan pada penggunaan material alam untuk implantasi adalah sifatnya hampir sama dengan material yang ada pada tubuh. • tidak memberikan adanya bahaya racun yang sering dijumpai pada material sintetik • Mampu membawa protein spesifik yang terikat didalamnya dan sinyal biokimia lainnya yang mungkin dapat membantu proses penyembuhan, pemulihan dan integrasi dari jaringan(tissue). • Dapat digunakan untuk mengatasi masalah immunogenicity • kecenderungannya untuk berubah sifat atau terdekomposisi pada temperatur dibawah titik lelehnya.



Contoh dari material alam: • kolagen, yang hanya terdapat dalam bentuk serat, mempunyai struktur triple‐helix, dan merupakan protein yang sangat banyak terdapat pada binatang • karang, • chitin (dari serangga dan binatang berkulit keras) • keratin (dari rambut) • selulosa (dari tumbuhan). Material implantasi ini biasanya dalam bentuk sponge yang tidak memiliki kekuatan mekanik atau kekakuan yang signifikan. Material ini sangat menjanjikan sebagai perancah untuk pertumbuhan jaringan‐baru (neotissue growth) dan tersedia juga sebagai produk untuk penyembuh luka.



KARAKTER BIOMATERIAL



SYARAT-SYARAT BIOMATERIAL 1. Biokompatibilitas



Selaras dengan kehidupan dan tidak memiliki efek toksik atau efek merugikan pada fungsi biologis. Secara umum biokompabilitas diukur bedasarkan sitotoksisitas setempat (seperti responns pulpa dan mukosa), respon sistemik, kemampuan menimbulkan alergi, dan karsinogen. 2. Sifat fisik-kimia Harus mempunyai sifat fisik dan mekanik yang memadai untuk berfungsi sebagai pengganti atau pengganda dari jaringan tubuh. 3. Karakteristik penanganan Harus dapat dengan mudah dibentuk atau dilakukan proses pemesinan kedalam beberapa bentuk (aspek praktis) 4. Estetika dan 5. Ekonomis harga relatif murah dan bahan bakunya banyak tersedia di pasaran. Sifat sifat tersebut harus dipahami oleh karena kita akan mengaplikasikan bahan tersebut di dalam rongga mulut dimana lingkungan rongga mulut senantiasa berubah, karena faktor makanan dan pengunyahan



Material yang ideal atau kombinasi biomaterial harus menunjukkan sifat-sifat seperti berikut : • Komposisi kimia yang cocok untuk menghindari reaksi merugikan yang terjadipada jaringan tubuh; • Ketahanan yang baik terhadap degradasi (contoh : ketahanan korosi untuk logam atau ketahanan dari degradasi biologis pada polimer) ; • Ketahanan yang baik untuk mempertahankan siklus daya tahan pembebanan dengan tulang sendi ; • Modulus yang rendah untuk meminimalisasi bone resorption ; • Ketahanan pemakaian yang tinggi untuk meminimalisasi wear-debris generation



SIFAT FISIK Mechanical properties of some implant material and tissue • Mekanika • akustik, • Optik Corak, kebeningan, cahaya, visi dan penglihatan • termodinamika, Konduktivitas termal dan koefisien ekspansi termal • kelistrikan, • magnet, • radiasi, • struktur atom, • gejala nuklir



Dental composites have a Young’s modulus in the range 10 to 16 GPa, and the compressive strength om 170 to 260 MPa [Cannon, 1988]. As shown in Table 4.1, these composites are still considerably less



KEKERASAN/ABRASI • Abrasi dan ketahanan abrasi Kekerasan seringkali digunakan sebagai suatu petunjuk dari kemampuan suatu bahan menahan abrasi atau pengikisan. Abrasi merupakan mekanisme kompleks pada lingkungan mulut yang mencakup interaksi antar sejumlah faktor. Untuk alasan ini, peran kekerasan sebagai suatu prediktor ketahanan abrasi adalah terbatas. Seringkali abrasi digunakan untuk membandingkan bahan-bahan dengan klasifikasi tertentu seperti satu merek logam tuang dengan merek lain jenis logam tuang campuran yang sama. Tapi, kekerasan kurang sahih bila digunakan untuk mengevaluasi kelas bahan yang berbeda, seperti bahan logam dengan resin sintetik. • Yang mempengaruhi pengikisan gigi:  Tekanan gigitan  Frekuensi pengunyahan  Sifat abrasif makanan  Perubahan temperatur  Sifat fisik bahan • Kekentalan Kekentalan suatu bahan kedokteran gigi mentukan ketepatannya untuk aplikasi tertentu. Sama seperti sifat kurva tekanan geser-tekanan dapat menjadi hal yang penting dalam menentukan cara terbaik untuk memanipulasi suatu bahan. Viskositas sebagai fungsi dari waktu dapat juga digunakan untuk mengukur waktu kerja suatu bahan yang mengalami perubahan wujud cair ke padat.



• Struktur dan relaksasi tekanan suatu senyawa ketika diubah bentuknya secara permanen (deformasi plastik), akan ada tekanan internal yang terjebak. Contoh: senyawa kristal, atom-atom dalam pola ruang geometrik berubah tempat, dan sistem tersebut tidak dalam keseimbagan. Hal yang sama berlaku untuk struktur amorf, yaitu beberapa molekul menjadi terlalu berdekatan dan yang lain menjadi terlalu berjauhan setelah senyawa tersebut diubah bentuknya secara permanen. Diketahui bahwa situasi tersebut tidaklah stabil. Atom-atom yang berpindah tidak berada dalam keadaan seimbag. Melalui proses difusi wujud padat yang diatur oleh energi termal, atom-atom tersebut perlahan-lahan bergerak kembali ke posisi seimbangnya.hasilnya adalah suatu perubahan dalam bentuk dan kontur benda padat sebagai manifestasi besar dari pengaturan kembali posisi ataom atau molekul. Kecepatan relaksasi meningkat dengan meningkatnya temperatur. Misalnya, bila suatu kawat ditekuk, kawat tersebut cenderung menjadi lurus kembali bila dipanaskan sampai temperatur tinggi. Pada temperatur kamar, relaksasi atau difusi seperti itu mungkin diabaikan. Namun sebaliknya, ada beberapa bahan kedokteran gigi bukan kristal, seperti malam, resin dan gel, yang ketika dimanipulasi dan didinginkan, kemudian dapat mengalami relaksasi (distorsi) pada temperatur yang meningkat.



Sifat Fisik dan Mekanis • Stress and Strain Stress (tekanan) adalah gaya per unit daerah yang bekerja pada berjuta‐juta atom atau molekul pada bidang tertentu suatu bahan. Kecuali untuk keadaan melengkung tertentu, contoh dengan empat titik tekukan dan bentuk tertentu dari obyek tidak seragam, tekanan umumnya berkurang sebagai fungsi jarak dari daerah gaya atau tekanan yang diaplikasikan.



Suatu tekanan harus didefinisikan menurut jenis dan besarnya. Berdasarkan arah aplikasi gaya, dapat diklasifikasikan 3 jenis tekanan “tekanan” tarikan, kompresi dan geser Keadaan tekanan kompleks yang dihasilkan oleh gaya melengkung atau mengungkit ada pada tekanan melengkung



• TekananTarik Tekanan tarik disebabkan oleh suatu benda yang cenderung meregangkan atau memperpanjang suatu benda. Tekanan tarik selalu disertai dengan regangan tarik. Ada beberapa tekanan tarik murni pada kedokteran gigi dan komponen‐komponen tekanan tarik dapat ditemukan bila struktur bersifat lentur meskipun beban kompresi di aplikasikan.



• Tekanan Kompresi Bila suatu benda ditempatkan dibawah beban yang cenderung menekan atau memendekkannya, ketahanan internal terhadap beban tersebut disebut tekanan kompresi.Untuk menghitung tekanan tarik dan tekanan kompresi, gaya yang diaplikasikan dibagi dengan potongan melintang tegak lurus dengan arah gaya



• TekananGeser Suatu tekanan geser cenderung menahan pergeseran dari satu bagian suatu benda keyang lain. Tekanan geser dapat juga dihasilkan dengan gerak memutar atau memilin suatu bahan.Misalnya bila suatu gaya diaplikasikannya sepanjang permukaan email gigi oleh suatuinstrument berujung tajam, sejajar terhadap pertemuan antara email dan braket ortodonsi, braket tersebut bisa juga terlepas karena kegagalan t ekanan geser dari bahan perekat resin.Tekanan geser dihitung dengan membagi gaya dengan daerah sejajar terhadap arah gaya. Regangan dapat bersifat elastik atau plastik atau kombinasi keduanya. 1. Regangan elastik, dapat kembali ke bentuk semula ; regangan tersebut menghilang bila gaya dibebaskan. 2. Regangan plastik, merupakan deformasi permanen suatu bahan yang tidak dapat kembali ke bentuk semula bila gaya dibebaskan



SIFAT MEKANIS BERDASARKAN PERUBAHAN ELASTIK Ada beberapa sifat dan parameter mekanis penting yang mengukur sifat deformasielastik atau reversible biomaterial (kedokteran gigi). • Modulus elastik (Modulus Young atau modulus elastisitas), • Modulus young dinamik (ditentukan dengan mengukur kecepatan gelombang ultrasonik), • Modulus geser, • Fleksibilitas, • Resilien dan • Rasio poisson. • Sifat lain yang ditentukan dari tekanan pada ujung daerah elastik dari titik tekanan‐regangan dan pada awal daerah deformasi plastic ( batas kesetimbangan, batas elastik dan kekuatan luluh).



1. Modulus Elastik(Modulus Young atau Modulus Elastisitas) Istilah modulus elastik menggambarkan kekerasan atau kekakuan relatif dari suatu bahan,yang di ukur dengan lereng miring daerah elastic dari diagram tekanan‐regangan. 2. Modulus Young Dinamis Modulus elastik dapat di ukur dengan metode dinamis serta teknik statik yang telahdibahas karena kecepatan suara melalui benda padat dapat di ukur dengan gelombangtransuder ultrasonik longitudinal dan transversal serta penerima yang tepat. Berdasarkan padakecepatan dan kepadatan suatu bahan, modulus elastik dan rasio poisson dapat ditentukan. Metode penentuan modulus elastik dinamis tidak begitu sulit dibandingkan dengan ujikompresi dan uji tarik konvensional tetapi nilai tersebut seringkali lebih tinggi dibandingkannilai yang diperoleh dari pengukuran statis



3. Fleksibilitas Ada keadaan yang membutuhkan regangan atau deformasi yang lebih besar pada tekanan sedang atau kecil. Sebagai contoh, pada piranti ortodonsi sebuah pegas seringkali dibengkokkan cukup jauh dibawah pengaruh tekanan kecil. Pada keadaan tersebut, struktur dianggap fleksibel dan mempunyai sifat fleksibilitas. Fleksibilitas maksimal adalah regangan yang terjadi ketika bahan ditekan sampai batas kesetimbangannya. 4. Resilien Jarak antara atom‐atom meningkat, energi internal meningkat. Sejauh tekanan tidak lebih besar dibandingkan batas kesetimbangannya, energi ini disebut resilien. Istilah resilien populernya dihubungkan dengan “kepegasan”, meskipun hal ini berkonotasi lebih luas lagi 5. Rasio Poisson Bila suatu gaya tarik diaplikasikan pada benda , benda tersebut menjadi lebih Panjang dan lebih tipis. Sebaliknya gaya kompresi dapat membuat suatu benda lebih pendek tetapi lebih tebal. Bila suatu tekanan tarik aksial, Sz pada daerah Z (sumbu panjang vertical/aksial) dari suatu system koordinasi tergak lurus xyz menghasilkan suatu regangan tarik elastik dan menyertai kontraksi elastik pada arah x dan y (lateral).



Rasio Poisson (Poisson Ratio) adalah rasio regangan kontraksi (transversal) dengan regangan ekstensi (memanjang) ke arah gaya regang. Deformasi tarik dianggap positif dan deformasi tekan dianggap negatif. Rasio Poisson memiliki nilai minus sehingga bahan normal memiliki rasio positif. Rasio Poisson, juga disebut koefisien Poisson, atau koefisien de Poisson, biasanya direpresentasikan v. Nilai poisson ratio (v) normalnya berkisar 0,25 0,35. Untuk nilai poisson ratio tertinggi adalah karet dengan nilai 0,5. Sedangkan nilai poisson ratio terkecil adalah beton dengan nilai 0,1. Efek poisson ratio (v) yang dialami pada suatu bahan tidak akan memberikan tambahan tegangan, kecuali apabila deformasi melintang yang ditahan.