doc. Ing. David Nečas, Ph.D.
E-mail:   necas@fme.vutbr.cz  Pracoviště:   Ústav konstruování odbor tribologie Zařazení:   Docent Místnost:   A3/608

Aktuálně garantované předměty:

• Projekt - Computer Aided Engineering (ZP9)
• Projekt - konstrukce mechanického systému (ZP7)
• Projekt - návrh mechatronického systému (ZP8)

Vybrané publikace:

• NEČAS, D.; VRBKA, M.; GALANDÁKOVÁ, A.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  On the observation of lubrication mechanisms within hip joint replacements. Part I: Hard-on-soft bearing pairs, Elsevier
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; GALLO, J.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  On the observation of lubrication mechanisms within hip joint replacements. Part II: Hard-on-hard bearing pairs, Elsevier
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• NEČAS, D.; JAROŠ, T.; DOČKAL, K.; ŠPERKA, P.; VRBKA, M.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  The effect of kinematic conditions on film thickness in compliant lubricated contact, The American Society of Mechanical Engineers
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  The Effect of Kinematic Conditions and Synovial Fluid Composition on the Frictional Behaviour of Materials for Artificial Joints, MDPI
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; REBENDA, D.; GALLO, J.; GALANDÁKOVÁ, A.; WOLFOVÁ, L.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  In Situ Observation of Lubricant Film Formation in THR Considering Real Conformity: The Effect of Model Synovial Fluid Composition , Elsevier Ltd.
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• NEČAS, D.; SAWAE, Y.; FUJISAWA, T.; NAKASHIMA, K.; MORITA, T.; YAMAGUCHI, T.; VRBKA, M.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  The Influence of Proteins and Speed on Friction and Adsorption of Metal/UHMWPE Contact Pair, Elsevier
  článek v časopise ve Scopus, Jsc
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; URBAN, F.; GALLO, J.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  In situ observation of lubricant film formation in THR considering real conformity: The effect of diameter, clearance and material, Elsevier Ltd.
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.; GALANDÁKOVÁ, A.:
  Lubrication within hip replacements – Implication for ceramic-on-hard bearing couples, Elsevier Ltd.
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; URBAN, F.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  The effect of lubricant constituents on lubrication mechanisms in hip joint replacements, Elsevier Ltd.
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• VRBKA, M.; NEČAS, D.; BARTOŠÍK, J.; HARTL, M.; KŘUPKA, I.; GALANDÁKOVÁ, A.; GALLO, J.:
  Stanovení součinitele tření hlavic a jamek TEP kyčle,
  Acta Chirurgie Orthopaedicae et Traumatologie Čechoslovaca, Vol.82, (2015), No.5, pp.341-347, ISSN 0001-5415, Česká společnost pro ortopedii a traumatologii, Galén, spol. s r.o.
  článek v časopise - ostatní, Jost
• KOŠŤÁL, D.; NEČAS, D.; ŠPERKA, P.; SVOBODA, P.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  Lubricant Rupture Ratio at Elastohydrodynamically Lubricated Contact Outlet, Springer
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
• VRBKA, M.; NEČAS, D.; HARTL, M.; KŘUPKA, I.; URBAN, F.; GALLO, J.:
  Visualization of lubricating films between artificial head and cup with respect to real geometry, Elsevier
  článek v časopise ve Scopus, Jsc

Seznam publikací na portálu VUT

Anotace nejvýznamnějších prací:

• NEČAS, D.; VRBKA, M.; GALANDÁKOVÁ, A.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  On the observation of lubrication mechanisms within hip joint replacements. Part I: Hard-on-soft bearing pairs, Elsevier
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  Studie se zabývá popisem mechanismů mazání v umělých kyčelních náhradách při uvažování reálné konformity stykových ploch. Část I je zaměřena na tzv. měkké kloubní páry, přičemž jsou představeny fundamentální aspekty mazání těchto implantátů. Tyto kloubní páry nebyly doposud podrobeny přímému in situ pozorování. S využitím kyčelního simulátoru na principu kyvadla byl studován kontakt kovové femorální hlavice artikulující s průhlednou polymerní jamkou. Vývoj mazacího filmu byl vyhodnocen pomocí metody na principu fluorescenční mikroskopie. Byly použity různé modelové kapaliny, přičemž klíčové složky, tj. albumin, γ-globulin a kyselina hyaluoronová byly fluorescenčně označeny, aby bylo možné stanovit jejich roli v procesu mazání. Byly provedeny dva typy testů. První, dynamický test, byl zaměřen na vývoj tloušťky filmu při konstantním zatížení při řízeném kývavém pohybu napodobující flexi-extenzi. Následně byl navržen kombinovaný test, který se skládal ze tří částí; statické části se střídajícím se zatížením a odtížením (1), spontánního kývavého pohybu do utlumení v důsledku tření (2), a statické části při konstantním zatížení (3). Výsledky jasně poukázaly na skutečnost, že vzájemná interakce jednotlivých složek synoviální kapaliny hraje zásadní roli a významně ovlivňuje podmínky mazání. Konkrétním hlavním poznatkem z této studie je, že γ-globulin společně s kyselinou hyaluronovou formuje tenkou stabilní meznou vrstvu, která zlepšuje následnou adsorpci albuminu, což v konečném výsledku vede k nárůstu tloušťky mazací vrstvy. Část II této studie je zaměřena na tvrdé kloubní páry, přičemž jsou, mimo jiné, zdůrazněny hlavní rozdíly v procesu mazání mezi měkkými a tvrdými páry.
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; GALLO, J.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  On the observation of lubrication mechanisms within hip joint replacements. Part II: Hard-on-hard bearing pairs, Elsevier
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  Tento článek představuje Část II rozsáhlé studie zaměřené na mazání náhrad kyčelního kloubu. Hlavním cílem je popsat fundamentální aspekty mazání při uvažování jak měkkých (Část I) tak tvrdých (Část II) kloubních párů. Navíc je objasněn vliv jednotlivých složek obsažených v synoviální kapalině. Pro tento účel bylo vytvořeno několik modelových kapalin o rozdílném složení. V této části studie byl pozorován kontakt v konfiguraci kov-sklo reprezentující tvrdé kloubní páry. In situ pozorování bylo realizováno prostřednictvím kyvadlového simulátoru v kombinaci s optickou interferometrií velmi tenkých filmů. Navržený experiment se skládá z počáteční zatížené/nezatížené fáze za účelem stanovení adsorpce molekul na třecích površích. Tato část je následována kývavou fází a poslední statickou fází při konstantním zatížení. Byly provedeny tři skupiny experimentů, přičemž bylo testováno čtrnáct rozdílných maziv. Nejprve byly realizovány experimenty s roztoky na bázi albuminu. V tomto případě byl sledován pozitivní efekt kyseliny hyaluronové. Naopak v případě maziv na bázi γ-globulinu byly pozorovány lepší podmínky mazání v případě, kdy byly přidány fosfolipidy. Konečně v případě komplexních kapalin byl sledován kombinovaný vliv kyseliny hyaluronové s fosfolipidů, který vedl k delší výdrži mazacího filmu. Poslední část tohoto článku se zaměřuje na porovnání formování filmu v případě měkkých a tvrdých párů, přičemž jsou zdůrazněny některé základní rozdíly. Obecně lze říci, že zatímco v případě tvrdých párů film v průběhu kývavého pohybu klesá, opačný trend je sledován pro páry měkké.
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; REBENDA, D.; GALLO, J.; GALANDÁKOVÁ, A.; WOLFOVÁ, L.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  In Situ Observation of Lubricant Film Formation in THR Considering Real Conformity: The Effect of Model Synovial Fluid Composition , Elsevier Ltd.
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  Tento článek objasňuje vliv složení synoviální kapaliny na formování mazacího filmu v kyčelních náhradách. Měření byla realizována s využitím kyvadlového simulátoru, přičemž tloušťka filmu byla vyhodnocena s využitím optické interferometrie. Kontaktní dvojice se skládaly z kovových a keramických femorálních hlavic artikulujících se skelněnými jamky. Jako testovací maziva byly využity různé modelové kapaliny. Nejprve byly realizovány statické testy zaměřené na vliv materiálu a zatížení na adsorpci proteinů. Bylo zjištěno, že tloušťka adsorbovaného filmu narůstá nezávisle na materiálu hlavice. Následně byly realizovány dynamické testy simulující flexi-extenzi, kdy se ukázalo, že formování filmu je významně ovlivněno složením modelové kapaliny. Nejtlustší film byl zaznamenán v případě kapaliny s vyšším obsahem kyseliny hyaluronové a fosfolipidů.
• NEČAS, D.; VRBKA, M.; URBAN, F.; GALLO, J.; KŘUPKA, I.; HARTL, M.:
  In situ observation of lubricant film formation in THR considering real conformity: The effect of diameter, clearance and material, Elsevier Ltd.
  článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  Cílem této studie je na základě in situ pozorování kontaktní oblasti poskytnout analýzu utváření proteinového filmu v náhradách kyčelního kloubu při uvažování reálné konformity povrchů. Hlavní pozornost je věnována vlivu nominálního průměru implantátu, průměrové vůle a materiálu. Pro tento účel byl využit simulátor kyčelního kloubu na principu kyvadla s elektromagnetickými motory umožňujícími aplikovat plynulý pohyb v rovině flexe-extenze. Experimentální konfigurace sestávala z femorální komponenty (CoCrMo, BIOLOX®forte, BIOLOX®delta) a skleněné acetabulární jamky vyrobené s ohledem na rozměry reálných jamek. Byly studovány dva nominální průměry; 28 a 36 mm, přičemž byly uvažovány různé průměrové vůle. Nejprve byl proveden statický test s 36 mm implantáty zaměřený na adsorpci proteinů na třecí povrchy. Bylo zjištěno, že vývoj adsorbované vrstvy je mnohem stabilnější v případě kovové hlavice, což naznačuje, že adsorpční síly jsou silnější v porovnání s keramikou. Následný dynamický test ukázal, že zásadním parametrem ovlivňujícím formování proteinového filmu je průměrová vůle. Bez ohledu na průměr implantátu byl film výrazně tlustší v případě menší uvažované vůle. Nárůst průměru z 28 mm na 36 mm nezpůsobil významnou změnu v charakteru utváření filmu, nicméně celková tloušťka byla vyšší v případě menšího implantátu. S ohledem na vliv materiálu lze konstatovat, že kovové hlavice formují tlustší mazací film, přičemž tento fakt může být mimo jiné připsán právě průměrové vůli, která je více než dvojnásobná v porovnání s keramickými implantáty.
• VRBKA, M.; NEČAS, D.; HARTL, M.; KŘUPKA, I.; URBAN, F.; GALLO, J.:
  Visualization of lubricating films between artificial head and cup with respect to real geometry, Elsevier
  článek v časopise ve Scopus, Jsc
  Článek představuje nový experimentální přístup, pomocí něhož je možné pozorovat utváření mazacího filmu mezi hlavicí a jamkou kyčelní náhrady, přičemž je respektována skutečná geometrie třecích povrchů včetně radiální vůle. Simulátor kyčelního kloubu na principu kyvadla je kombinován s metodou kolorimetrické interferometrie, která umožňuje in-situ pozorovat formování proteinového mazacího filmu. Uvedený přístup a výsledky jednoznačně prokázaly, že při analýze mazacích procesů v kloubu hraje geometrie třecích povrchů zcela zásadní roli.