Ilmuwan China kembangkan beton “Marshmallow” untuk redam laju pesawat saat mendarat darurat
Beijing – Sejumlah peneliti China telah menciptakan sebuah sistem keamanan landasan pacu revolusioner dengan menggunakan beton busa ultraringan yang dijuluki sebagai beton “marshmallow” (marshmallow concrete). Material ini mampu menghentikan pesawat berbobot ratusan ton dengan halus saat melakukan pendaratan darurat.
Terobosan ini dicapai oleh China Building Materials Academy (CBMA) Co., Ltd., berkolaborasi dengan Akademi Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Penerbangan Sipil China (China Academy of Civil Aviation Science and Technology) dan sebuah perusahaan teknologi afiliasi akademi tersebut di Beijing.
Baru-baru ini, penemuan tersebut mendapatkan penghargaan hadiah kedua untuk inovasi dari China Building Materials Federation, demikian dilansir Science and Technology Daily pada Senin (7/7).
Tim peneliti berhasil mengembangkan material baru yang menyerupai beton biasa, namun dengan tingkat porositas lebih dari 80 persen dan bobot hanya 200 kilogram per meter kubik, yang merupakan sepersepuluh dari berat beton standar.
Material ini menciptakan “penghalang lunak” yang menyerap energi kinetik melalui proses penghancuran terkendali. “Bentuknya tampak keras, tetapi akan hancur saat terkena benturan, sehingga memperlambat laju pesawat secara mulus,” jelas Fang Jun, seorang insinyur penelitian dan pengembangan (litbang) di CBMA.
Proses lepas landas dan pendaratan merupakan fase penting bagi keselamatan pesawat, di mana kecelakaan kerap terjadi. Guna meminimalisir risiko, Organisasi Penerbangan Sipil Internasional (International Civil Aviation Organization/ICAO) mewajibkan adanya area keselamatan di ujung landasan pacu (Runway End Safety Areas/RESA) yang membentang setidaknya 90 meter di ujung landasan pacu.
Secara historis, kolam air, lahan berumput, tanah, atau pasir sering dijadikan sebagai RESA, namun pilihan-pilihan tersebut tidak stabil dan sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan.
“Misalnya, kolam air cenderung membeku saat musim dingin dan mengundang hewan liar, sementara permukaan tanah sangat sensitif terhadap kelembapan dan suhu lingkungan, serta memiliki sifat mekanis yang tidak stabil,” ujar Fang.
Untuk mengembangkan kemampuan luar biasa dalam menyerap energi melalui proses fraktur, performa keruntuhan mekanis beton busa ultraringan harus dikendalikan secara presisi.
Dengan menggunakan Boeing 747 sebagai contoh, dia menjelaskan bahwa beton busa yang digunakan untuk ketahanan benturan harus dipertahankan dalam rentang kekuatan yang presisi, yaitu antara 0,30 hingga 0,35 megapascal.
“Untuk beton busa biasa, kekuatan yang lebih tinggi biasanya lebih baik. Namun, material kami beroperasi dengan persyaratan kekuatan yang lebih rendah, dengan rentang fluktuasi yang sangat sempit,” papar Fang.
Proposal teknis internasional menggunakan semen kalsium sulfoaluminat sebagai bahan baku, yang memberikan keunggulan seperti pengerasan cepat dan mengurangi berbagai kesulitan dalam pembentukan.
Kendati demikian, tingginya biaya material ini menjadi tantangan bagi banyak bandar udara (bandara) kecil berbiaya rendah.
Selain itu, menurut Fang, sifat alami semen kalsium sulfoaluminat dapat menyebabkan material ini melapuk menjadi serbuk setelah digunakan dalam jangka waktu lama.
Oleh karena itu, tim dari China berusaha mengembangkan formula yang lebih ekonomis namun tetap tahan lama dengan memanfaatkan semen biasa.
Proses pembentukan busa merupakan tahap krusial dalam produksi beton busa ultraringan. “Proses ini pada dasarnya adalah ‘meniup gelembung’ ke dalam campuran beton,” kata Fang.
Untuk memperkuat lapisan-lapisan gelembung, para peneliti secara inovatif memperkenalkan agen pembuih rantai ganda berbahan dasar resin maleat (maleated rosin-based twin-chain air-entraining agent).
Agen ini memungkinkan molekul-molekul untuk tersusun rapat pada membran gelembung, sehingga membentuk lapisan pelindung yang kokoh guna mencegah runtuhnya material.
Selain itu, untuk kinerja jangka panjang di luar ruangan pada sistem penahan pesawat, tim peneliti tersebut mengembangkan teknologi pengaturan kekuatan dua tahap.
Teknologi ini secara presisi mengontrol perkembangan kekuatan melalui mekanisme pelepasan bertahap, memungkinkan material untuk mengimbangi degradasi kekuatan yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan seiring waktu, ujar Fang.
Saat ini, sistem tersebut sudah diterapkan di 14 bandara yang tersebar di seluruh China. Hasil pemantauan selama satu tahun di salah satu bandara yang terletak di Nyingchi, Daerah Otonom Xizang, China barat daya, menunjukkan bahwa perubahan sifat material hanya mencapai 3 persen, jauh di bawah batas toleransi desain yang ditetapkan sebesar 10 persen, tuturnya.
