Fisika Material, mendengar kata tersebut pasti akan terfokus pada dua kata yaitu Fisika dan Material. Artikel ini berisi sekilas tinjauan tentang (dari sudut pandang fisika) jenis material tersebut dan aplikasinya dalam kehidupan umat manusia.
Pertama-tama fisika itu sendiri merupakan ilmu yang mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika. Sedangkan ilmu material adalah ilmu yang menyelidiki hubungan antara struktur bahan pada skala atom atau molekul dan sifat mikroskopik mereka. Menggabungkan unsur-unsur fisika terapan dan kimia . Dengan perhatian media yang signifikan difokuskan pada nanosains dan nanoteknologi . Ilmu material juga berhubungan dengan sifat dasar dan karakteristik bahan. Dewasa ini, material dapat dibedakan atas kelompok logam, keramik, polymer, komposit, dan biomaterial.
Fisika material secara khusus mempelajari dan menyelidiki hubungan antara struktur dan sifat material. Struktur material (dibedakan atas struktur makro, meso dan mikroskopik) berkaitan dengan susunan komponen internal material. Struktur sub-atomik mendeskripsikan perilaku elektron di dalam atom dan interaksinya dengan inti atom. Pada level atomik struktur material meliputi penyusunan atom-atom atau molekul relatif antara yang satu dengan yang lain. Struktur yang lebih besar yang terdiri atas sekumpulan atom disebut struktur mikro (microstructure) dan dapat diamati dengan menggunakan mikroskop elektron (Scanning Elektron Microscopy, SEM) atau Transmission Electron Microscopy, TEM)) (Gambar 1.1a dan 1.1b). Struktur material yang dapat diamati dengan mata kepala disebut struktur makro (macrostructure).
Di dalam ilmu fisika, sifat (karakteristik) material dapat dipelajari dari berbagai aspek seperti aspek mekanik, optik, listrik, magnetik, thermal, dan daya tahan (terhadap lingkungan fisik atau kimia). Sifat mekanik berkaitan dengan deformasi yang dihasilkan oleh beban atau gaya seperti pada pengukuran modulus elastisitas dan kekuatan tekan (compressive strength). Sifat listrik meliputi antara lain konduktivitas listrik dan konstanta dielektrik bahan. Perilaku thermal dapat dinyatakan misalnya dalam besaran kapasitas panas dan konduktivitas thermal. Sifat magnetik bahan memperlihatkan tanggapan sebuah material terhadap pengaruh medan magnetik, rapat fluks magnetik (B) dan magnetisasi (H), kurva B-H, serta untai (loop) histeresis bahan. Sifat optik antara lain meliputi perilaku bahan terhadap radiasi gelombang elektromagnetik seperti indeks bias, daya pantul, daya transmisi, dan daya absorpsi. Sifat deteriorasi menunjukkan reaktivitas bahan terhadap pengaruh lingkungan fisik (udara dan sinar matahari) dan bahan kimia.
Material solid secara umum dibagi ke dalam lima jenis, yaitu logam, keramik, polimer, semikonduktor dan komposit. Apabila pengklasifikasiannya didasarkan pada jenis ikatan antar atomnya, maka hanya akan terdapat material – material yang termasuk ke dalam kelompok logam, keramik, dan polimer. Apabila klasifikasi material ditinjau dari kemampuan konduktivitasnya maka akan terdapat tambahan: golongan material semikonduktor. Ditinjau dari segi struktur, terdapat jenis material tambahan yaitu material komposit.
A. Klasifikasi fisika Material:
