The Effect of Kinematic Conditions and Synovial Fluid Composition on the Frictional Behaviour of Materials for Artificial Joints

Simple item page
dc.contributor.authorNečas, Davidcs
dc.contributor.authorVrbka, Martincs
dc.contributor.authorKřupka, Ivancs
dc.contributor.authorHartl, Martincs
dc.coverage.issue5cs
dc.coverage.volume11cs
dc.date.issued2018-05-10cs
dc.description.abstractThe paper introduces an experimental investigation of frictional behaviour of materials used for joint replacements. The measurements were performed using a ball-on-disc tribometer, while four material combinations were tested; metal-on-metal, ceramic-on-ceramic, metal-on-polyethylene, and ceramic-on-polyethylene, respectively. The contact was lubricated by pure saline and various protein solutions. The experiments were realized at two mean speeds equal to 5.7 mm/s and 22 mm/s and two slide-to-roll ratios, -150% and 150%. It was found that the implant material is the fundamental parameter affecting friction. In general, the metal pair exhibited approximately two times higher friction compared to the ceramic. In particular, the friction in the case of the metal varied between 0.3 and 0.6 while the ceramic pair exhibited friction within the range from 0.15 to 0.3 at the end of the test. The lowest friction was observed for polyethylene while it decreased to 0.05 under some conditions. It can be also concluded that adding proteins to the lubricant has a positive impact on friction in the case of hard-on-hard pairs. For hard-on-soft pairs, no substantial influence of proteins was observed. The effect of kinematic conditions was found to be negligible in most cases.en
dc.description.abstractTento článek se zabývá experimentálním studiem tření materiálů využívaných pro kloubní náhrady. Měření byla provedena na tribometru v konfiguraci kulička-disk, přičemž byly testovány čtyři materiálové kombinace; kov-kov, keramika-keramika, kov-polyetylen a keramika-polyetylen. Kontakt byl mazán jak jednoduchým solným roztokem, tak různými roztoky proteinů. Experimenty byly provedeny za dvou rozdílných rychlostí, které se rovnaly 5,7 mm/s a 22 mm/s. Dále byly uvažovány dva stupně prokluzu, konkrétně -150% a +150%. Bylo zjištěno, že materiál je zásadním parametrem, který ovlivňuje tření kontaktní dvojice. Obecně potom bylo pozorováno, že kovový pár vykazoval přibližně dvojnásobné tření oproti keramice. V případě kombinace kov-kov se tření pohybovalo v rozsahu od 0,3 do 0,6, přičemž u keramiky bylo naměřeno tření v intervalu 0,15 až 0,3 na konci testu. Nejnižší tření bylo obecně pozorováno v případě, kdy byl použit vzorek z polyetylenu. Tehdy tření za určitých podmínek kleslo až na hodnotu 0,05. Na základě výsledků lze rovněž konstatovat, že proteiny přidané do maziva mají pozitivní vliv na tření v případě takzvaných tvrdých párů. U párů měkkých nebyl pozorován významný vliv proteinů. Konečně, vliv kinematických podmínek byl shledán jako zanedbatelný u většiny případů.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent1-12cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationMaterials . 2018, vol. 11, issue 5, p. 1-12.en
dc.identifier.doi10.3390/ma11050767cs
dc.identifier.issn1996-1944cs
dc.identifier.orcid0000-0002-3843-8732cs
dc.identifier.orcid0000-0002-2845-3752cs
dc.identifier.orcid0000-0002-9936-7480cs
dc.identifier.orcid0000-0001-5432-6645cs
dc.identifier.other147354cs
dc.identifier.researcheridI-7816-2014cs
dc.identifier.researcheridF-5568-2012cs
dc.identifier.researcheridD-8147-2012cs
dc.identifier.researcheridD-8261-2012cs
dc.identifier.scopus56635672600cs
dc.identifier.scopus7005196946cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/72418
dc.language.isoencs
dc.publisherMDPIcs
dc.relation.ispartofMaterialscs
dc.relation.urihttp://www.mdpi.com/1996-1944/11/5/767cs
dc.rightsCreative Commons Attribution 4.0 Internationalcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.sherpahttp://www.sherpa.ac.uk/romeo/issn/1996-1944/cs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/cs
dc.subjectJoint replacementen
dc.subjectfrictionen
dc.subjectmaterialen
dc.subjectproteinsen
dc.subjectkinematic conditionsen
dc.subjectKloubní náhrada
dc.subjecttření
dc.subjectmateriál
dc.subjectproteiny
dc.subjectkinematické podmínky
dc.titleThe Effect of Kinematic Conditions and Synovial Fluid Composition on the Frictional Behaviour of Materials for Artificial Jointsen
dc.title.alternativeVliv kinematických podmínek a složení synoviální kapaliny na tření materiálů používaných pro umělé kloubycs
dc.type.driverarticleen
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionpublishedVersionen
sync.item.dbidVAV-147354en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2025.02.03 15:48:47en
sync.item.modts2025.01.17 15:23:20en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav konstruovánícs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
2018_05_Necas et al._Materials_The Effect of Kinematic Conditions and Synovial Fluid Composition on the Frictional Behaviour of Materials for Artificial Joints.pdf
Size:
11.3 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
2018_05_Necas et al._Materials_The Effect of Kinematic Conditions and Synovial Fluid Composition on the Frictional Behaviour of Materials for Artificial Joints.pdf
Download
Collections
Ústav konstruování