Ilmuwan Temukan Cara Membuat Semen 17 Kali Lebih Kuat, Terinspirasi Cangkang Kerang.

JAKARTA, JClarity – Sebuah terobosan signifikan di bidang ilmu material telah dicapai oleh para ilmuwan dari Princeton University, Amerika Serikat. Mereka berhasil mengembangkan material komposit semen yang menunjukkan ketangguhan luar biasa, 17 kali lebih tahan terhadap retak dibandingkan semen konvensional, dengan inspirasi utama dari struktur alami cangkang kerang mutiara, atau *nacre* (induk mutiara). Penemuan ini berpotensi merevolusi industri konstruksi global yang sangat bergantung pada semen.

Studi yang dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Shashank Gupta dan Prof. Reza Moini dari Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Princeton ini berfokus pada mekanisme ketahanan alami. *Nacre*, lapisan dalam cangkang moluska yang berkilauan, dikenal karena kombinasi unik antara kekuatan dan fleksibilitasnya. Secara mikroskopis, *nacre* terdiri dari "tablet" heksagonal keras dari mineral aragonit (kalsium karbonat) yang direkatkan oleh biopolimer lunak yang sangat elastis.

Sinergi antara komponen keras dan lunak dalam *nacre* inilah yang memungkinkan cangkang kerang untuk menyerap energi dan membelokkan retakan alih-alih hancur secara tiba-tiba saat berada di bawah tekanan. Prinsip dasar ini yang kemudian direplikasi oleh tim Princeton. Mereka menciptakan balok komposit berlapis dengan menempatkan lembaran pasta semen Portland (komponen keras) yang dipotong menyerupai tablet heksagonal, dan memisahkannya dengan lapisan tipis polimer yang sangat meregang, seperti polivinil siloksan (PVS), yang berfungsi sebagai “lem” biopolimer.

Hasil pengujian, yang dipublikasikan dalam jurnal ilmiah, menunjukkan bahwa balok komposit yang meniru pola arsitektur *nacre* sepenuhnya memiliki ketangguhan retak (*fracture toughness*) hingga 17 kali lebih besar dan daktilitas (kelenturan) 19 kali lipat dari semen padat biasa. Peningkatan ketahanan yang dramatis ini berasal dari kemampuan balok baru untuk menahan penyebaran retakan, memungkinkannya melentur perlahan alih-alih pecah secara mendadak.

Selain manfaat struktural, inovasi ini juga menawarkan solusi potensial terhadap tantangan lingkungan yang dihadapi oleh industri konstruksi. Produksi semen konvensional adalah salah satu penyumbang emisi karbon dioksida (CO2) terbesar secara global, terhitung hampir 8% dari total emisi buatan manusia. Dengan material yang 17 kali lebih tangguh, umur bangunan akan lebih panjang, mengurangi kebutuhan akan penggantian material dan, secara tidak langsung, mengurangi emisi terkait produksi semen.

Menurut peneliti, pendekatan yang terinspirasi dari alam ini menandai pergeseran paradigma, di mana fokus rekayasa material beralih ke desain cerdas pada mikro-arsitektur, alih-alih hanya mencampur material berkekuatan tinggi. Upaya selanjutnya akan difokuskan pada upaya untuk meningkatkan skala dan mengimplementasikan teknologi *nacre*-cement ini dalam aplikasi konstruksi dunia nyata, demi menciptakan masa depan bangunan yang lebih aman, lebih tahan lama, dan lebih berkelanjutan.