Bor Karbür (B4C) Katkılı Epoksi Esaslı Nanokompozitlerin Çok Kriterli Karar Verme Yöntemleriyle Seçimi

Yıl 2023, Cilt: 13 Sayı: 1, 35 - 41, 30.06.2023

Batuhan Özakın , Kürşat Gültekin , İlhan Çelik

Öz

Ürün tasarlama ve geliştirilmesinde malzeme seçimi çok önemli bir rol oynamaktadır. Ayrıca kullanıcıların yüksek performans ve sürdürülebilirlik elde etmesi için doğru malzemenin seçimi büyük önem taşımaktadır. Ürün geliştirmede maksimum performansı ve minimum maliyeti sağlayan optimum malzemeyi seçmek gerekmektedir. Optimum malzemeyi seçmek için son zamanlarda çok kriterli karar verme yöntemleri tercih edilen yöntemler haline gelmiştir. Bu yöntemler sorunları küçük parçalara ayırarak analizler gerçekleştirip ardından parçaları bir araya getirip soruna etkili çözüm sunmaktadırlar. Bu çalışmada, epoksi esaslı reçineye ağırlıkça farklı oranlarda (%0.5, %1, %2, %3, %4, %5) hegzagonal bor karbür (B4C) nanoparçacıkları eklenerek elde edilen nanokompozitlerin; çekme mukavemeti, şekil değiştirme, depolama modülü, camsı geçiş sıcaklığı (Tg), çapraz bağ yoğunluğu, tokluk ve fiyat özellikleri kullanılarak MOORA ve TOPSIS çok kriterli karar verme yöntemleriyle malzeme seçimi gerçekleştirilmiştir. MOORA ve TOPSIS çok kriterli karar verme yöntemleriyle yapılan malzeme seçimlerinde ilk sırayı her iki yöntemde de ağırlıkça %2 oranında B4C katkılı epoksi nanokompozitin optimum malzeme olarak tercih edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Nanokompozitler, Malzeme seçimi, Çok kriterli karar verme yöntemleri, MOORA, TOPSIS

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

119M939

Teşekkür

Bu çalışma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu tarafından 119M939 numaralı proje ile desteklenmiştir.

Selection of Boron Carbide (B4C) Doped Epoxy Based Nanocomposites by Multi-Criteria Decision Making Methods

Öz

Material selection plays a very important role in product design and development. In addition, the selection of the right material is of great importance for users to achieve high performance and sustainability. In product development, it is necessary to choose the optimum material that provides maximum performance and minimum cost. Recently, multi-criteria decision making methods have become the preferred methods to select the optimum Çizelge 1material. These methods analyze the problems by breaking them into small parts, then put the parts together and offer an effective solution to the problem. In this study, nanocomposites obtained by adding hexagonal boron carbide (B4C) nanoparticles in different weight ratios (0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%) to the epoxy-based resin; Material selection was carried out by using MOORA and TOPSIS multi-criteria decision making methods by using tensile strength, strain, storage modulus, glass transition temperature (Tg), crosslink density, toughness and price properties. It was concluded that 2% by weight B4C added epoxy nanocomposite should be preferred as the optimum material in the material selections made by MOORA and TOPSIS multi-criteria decision making methods.

Anahtar Kelimeler

Nanocomposites, Material selection, Multi-criteria decision making methods, MOORA, TOPSIS

Proje Numarası

119M939

Kaynakça

• Aruldoss, M., Lakshmi, T.M., Venkatesan, V.P. 2013. A survey on multi criteria decision making methods and its applications. Am. J. Inf. Syst. 1(1):31-43. DOI: 10.12691/ajis-1-1-5.
• Athawale, V.M., Chakraborty, S. 2012. Material selection using multi-criteria decision-making methods: a comparative study. Proc. Inst. Mech. Eng. L. 226(4):266-285. DOI: 10.1177/1464420712448979.
• Bhadra, D., Dhar, N.R. 2022. Selection of the natural fiber for sustainable applications in aerospace cabin interior using fuzzy MCDM model. Mater. 21:101270. DOI: 10.1016/j.mtla.2021.101270.
• Brauers, W.K., Zavadskas, E.K. 2006. The MOORA method and its application to privatization in a transition economy. Control Cybern. 35(2):445-469.
• Chakraborty, S. 2011. Applications of the MOORA method for decision making in manufacturing environment. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 54(9):1155-1166. DOI: 10.1007/s00170-010-2972-0.
• Çalışkan, H., Kurşuncu, B., Kurbanoğlu, C., Güven, Ş. Y. 2012. TOPSIS metodu kullanılarak kesici takım malzemesi seçimi. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 9(3), 35-42.
• Deng, Y. M., Edwards, K.L. 2007. The role of materials identification and selection in engineering design. Mater. Des. 28(1):131-139. DOI: 10.1016/j.matdes.2005.05.003.
• Doumpos, M., Zopounidis, C. 2002. Multicriteria decision aid classification methods (Vol. 73). Springer Science & Business Media.
• Dymova, L., Sevastjanov, P., Tikhonenko, A. 2013. A direct interval extension of TOPSIS method. Expert Syst Appl. 40(12):4841-4847. DOI: 10.1016/j.eswa.2013.02.022.
• Edwards, K.L. 2005. Selecting materials for optimum use in engineering components. Mater. Des. 26(5):469-473. DOI: 10.1016/j.matdes.2004.07.004.
• Ghaleb, A.M., Kaid, H., Alsamhan, A., Mian, S. H., Hidri L. 2020. Assessment and comparison of various MCDM approaches in the selection of manufacturing process. Adv. Mater. Sci. Eng. 4039253. DOI: 10.1155/2020/4039253.
• Gültekin, K., Uğuz, G., Topcu, Y., Özel, A. 2021. Structural, thermal, and mechanical properties of silanized boron carbide doped epoxy nanocomposites. J. Appl. Polym. Sci. 138(42):51244. DOI: 10.1002/app.51244.
• Hwang, C.L. Yoon, K. 1981. Methods for multiple attribute decision making. In Multiple Attribute Decision Making. Springer, Berlin, Heidelberg.
• Jahan, A., Mustapha, F., M. Y. Ismail, M.Y., Sapuan, S.M., Bahraminasab, M. 2011. A comprehensive VIKOR method for material selection. Mater. Des. 32(3):1215-1221. DOI: 10.1016/j.matdes.2010.10.015.
• Karande, P., Zavadskas, E., Chakraborty, S. 2016. A study on the ranking performance of some MCDM methods for industrial robot selection problems. Int. J. Ind. Eng. Comput. 7(3):399-422. DOI: 10.5267/j.ijiec.2016.1.001.
• Patnaik, P.K., Swain, P.T.R., Purohit, A. 2019. Selection of composite materials for structural applications through MCDM approach. Mater. Today: Proc. 18:3454-3461. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.07.273.
• Rahim, A.A., Musa, S.N., Ramesh, S., Lim, M.K. 2020. A systematic review on material selection methods. Proc. Inst. Mech. Eng. L. 234(7):1032-1059. DOI: 10.1177/1464420720916765.
• Raju, S.S., Murali, G.B., Patnaik P.K. 2020. Ranking of Al-CSA composite by MCDM approach using AHP–TOPSIS and MOORA methods. J. Reinf. Plast. Compos. 39(19-20):721-732. DOI: 10.1177/0731684420924833.
• Sarkar, A. 2014. A TOPSIS method to evaluate the technologies. Int. J. Qual. Reliab. Manag. 31(1):2-13. DOI: 10.1108/IJQRM-03-2013-0042.
• Singh, A.K., Avikal, S., Sharma, A., Verma, R.P. 2021 Selection of suitable metal matrix composite for design application using MCDM approach. Mater. Today: Proc. 46:10771-10775. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.01.672.