Fahmi Mubarok dan Nuria Espallargas Berpeluang Gondol European Inventor Award 2022

Fahmi Mubarok dan Nuria Espallargas menemukan material yang memungkinkan bahan keramik tidak memiliki titik leleh saat dipanaskan hingga suhu tinggi.

Temuan pelapis keramik semprot yang inovatif ini dirancang untuk memperpanjang masa pakai komponen yang digunakan di berbagai industri dengan cara memberi perlindungan lebih baik pada komponen-komponen tersebut dari keausan dan paparan bahan kimia.

Industri mobil diharapkan menjadi yang pertama memanfaatkan penemuan baru ini dan diaplikasikan pada rem mobil, truk atau kereta api dan manufaktur kaca.

Proyek mendatang yang direncanakan oleh European Space Agency/Badan Antariksa Eropa akan menguji seberapa baik lapisan tersebut menahan abrasi dari pasir di bulan dan Planet Mars.

"Temuan jenius karya Fahmi Mubarok dan Nuria Espallargas berhasil memecahkan masalah yang diyakini mustahil oleh para ahli di bidangnya. Mereka secara signifikan meningkatkan usia penggunaan dan daya tahan produk industri, sebuah aspek yang penting dalam ekonomi material," ujar Presiden EPO António Campinos, saat mengumumkan finalis European Inventor Award 2022.

Dalam keterangan yang diterima redaksi, Mubarok dan Espallargas secara bersama-sama dinobatkan sebagai salah satu dari empat finalis dalam kategori “SME” atau “UKM”, yang mencari para penemu luar biasa di perusahaan kecil dengan kurang dari 250 karyawan dan omset tahunan kurang dari EUR 50 juta. Pemenang Penghargaan Penemu Eropa EPO edisi 2022 akan diumumkan dalam upacara virtual pada 21 Juni.

Dianggap Mustahil

Ide di balik penemuan ini berakar pada studi doktoral, Nuria Espallargas dalam ilmu material dan teknik metalurgi. Nuria tertarik pada fakta bahwa beberapa jenis pelapis keramik, yang digunakan di industri karena kekuatannya, ketahanan suhu dan bobotnya yang ringan, diterapkan dalam ruang hampa namun tidak dengan penyemprotan termal di mana bahan dipanaskan hingga suhu lebih dari 2500° C dan diaplikasikan dengan pistol semprot.

Penyemprotan termal jauh lebih murah daripada menggunakan ruang hampa, dan lebih mampu menjangkau obyek yang lebih luas untuk dilapisi. Sebelumnya, praktik ini dianggap mustahil karena keramik lebih cenderung menguap daripada meleleh ketika dipanaskan dengan suhu tinggi.

Keterbatasan dalam penelitian sebelumnya, serta adanya asumsi ketidakmungkinan ini memotivasi Espallargas untuk menemukan solusi.

“Pada prinsipnya, material yang tidak memiliki titik leleh, tidak dapat digunakan dalam penyemprotan termal, hal ini membangkitkan keingintahuan saya. Saya pikir kita perlu mencari tahu bagaimana menyelesaikan ini,” ujar Espallargas dalam keterangan yang sama.

Telah Dicoba dan Gagal

Dihadapkan pada keraguan bahwa dia bisa berhasil di mana pemain besar di industri semprot termal telah mencoba dan gagal, Espallargas, yang saat itu mengajar di Universitas Sains dan Teknologi Norwegia (NTNU) menggandeng Fahmi Mubarok yang di tahun 2010 itu juga tengah menyelesaikan pendidikan doktoralnya.

Tugas Fahmi adalah meneliti bagaimana silikon karbida – keramik, salah satu material sintetis yang paling keras – dapat disemprotkan secara termal.

Setelah beberapa kali percobaan dan kesalahan, momentum eureka mereka terjadi setelah percakapan dengan sejumlah kolega mereka dan membuat Fahmi Mubarok dan Nuria Espallargas tersadar bahwa partikel silikon karbida harus dilindungi dengan sesuatu yang dapat memenuhi dua peran sekaligus.

“Saya menyadari bahwa senyawa tersebut harus mampu melindungi silikon karbida dari paparan suhu tinggi dan pada saat yang sama juga mengikat silikon karbida untuk membuat lapisan,” kata Mubarok.

Belum Pernah Digunakan untuk Keramik Tanpa Titik Leleh

Konsep melindungi partikel ini sebenarnya sudah dikenal di industri penyemprotan termal sebelumnya untuk material lain, tetapi belum pernah digunakan untuk keramik tanpa titik leleh.

Fahmi Mubarok dan Nuria Espallargas memutuskan untuk menggunakan yttrium aluminium garnet – sejenis oksida yang dapat menahan suhu ekstrim yang digunakan dalam penyemprotan termal – untuk melapisi partikel silikon karbida. Pada tahun 2012, kedua ilmuwan tersebut berhasil menciptakan bubuk silikon karbida yang dapat disemprotkan secara termal yang menghasilkan lapisan yang lebih tahan lama.

Setelah mengajukan paten dengan bantuan biro transfer teknologi yang ada di universitas mereka ketika penemuan itu masih dalam skala lab, Mubarok dan Espallargas mendirikan Seram Coatings sebagai perusahaan untuk mengkomersialkan material komposit temuan mereka, yang dinamakan sebagai ThermaSiC, di tahun 2014. Mereka akhirnya mendapatkan hak paten atas temuan ini pada tahun 2018.

Espallargas mengatakan paten, yang diberikan pada tahun 2018, sangat penting bagi mereka untuk mendapatkan investasi. “Tanpa hak paten, akan sulit bagi kami untuk mendapatkan penanam modal. Setiap kali kami menemui siapapun yang berminat membeli sistem atau peralatan untuk mengembangkan produk ini, orang akan bertanya: apakah Anda sudah mendapatkan hak paten atas temuan ini?” ungkap Espallargas.

Akan Digunakan dalam Mobil, Truk, Kereta Api, dan Sepeda

Sejak tahun 2017 perusahaan tersebut  telah memproduksi ThermaSic dalam jumlah kecil dan mengujinya di lapangan dengan para calon klien. Produk tersebut sekarang siap untuk industrialisasi, dan Espallargas memperkirakan pasar produk terbesar adalah AS, diikuti oleh Jepang dan Uni Eropa. Ia berharap pelapis tersebut dapat digunakan pertama kali pada industri rem untuk mobil, kereta api, truk, peralatan industri atau sepeda.

Sejumlah industri lain, seperti produsen kaca dan manufaktur alat percetakan juga tertarik menggunakan material komposit baru tersebut secara komersial. Seram Coatings berkolaborasi dengan produsen alat percetakan terkemuka di AS dan Jepang, sementara juga bekerja sama dengan perusahaan percetakan besar di Inggris yang berharap dapat memasarkan pelapis tersebut  tahun ini untuk merawat permukaan penggulung kertas.

Hingga saat ini, Seram Coatings telah menginvestasikan hampir EUR 1 juta untuk membangun fasilitas semprotan termal mereka sendiri yang memudahkan mereka membuat dan menguji pelapis untuk klien di lokasi tanpa perlu menggunakan fasilitas yang disewa dari pihak ketiga.

Tim riset dan pengembangan mereka terus melakukan penelitian untuk menciptakan versi baru dari ThermaSiC dan produk dengan tujuan memasuki pasar baru. Dalam delapan sampai sepuluh tahun ke depan, Seram Coatings berpotensi untuk menjual 225.000 kg ThermaSiC per tahun. Ini artinya mencakup sekitar 2,9% dari pasar global untuk bahan baku keramik yang digunakan dalam lapisan semprot termal.