załącznik

UNIWERSYTET KAZIMIERZA WIELKIEGO
W BYDGOSZCZY
WYDZIAŁ MATEMATYKI FIZYKI I TECHNIKI
Dr inż. Wiesław Urbaniak
AUTOREFERAT
STANOWIĄCY ZAŁĄCZNIK DO WNIOSKU
O WSZCZĘCIE POSTĘPOWANIA HABILITACYJNEGO
Temat:
„Tribologia porowatych łożysk naturalnych i mechanicznych”
Bydgoszcz 2015
SPIS TREŚCI
1
ŻYCIORYS ORAZ OSIĄGNIĘCIA W DZIAŁALNOŚCI NAUKOWEJ ................................. 3
2
WSKAZANIE OSIĄGNIĘCIA*..................................................................................................... 4
2.1
ZESTAWIENIE PUBLIKACJI ZALICZONYCH DO OSIĄGNIĘCIA NAUKOWEGO .................................. 4
2.2
OMÓWIENIE CELU NAUKOWEGO PRAC I OSIĄGNIĘTYCH WYNIKÓW ORAZ MOŻLIWOŚĆ ICH
WYKORZYSTANIA..................................................................................................................................... 5
2.3
3
ZESTAWIENIE PUBLIKACJI ZALICZONYCH DO DOROBKU NAUKOWEGO .................................... 21
PODSUMOWANIE DOROBKU NAUKOWEGO ..................................................................... 24
3.1
KOMPLETNA LISTA PUBLIKACJI ............................................................................................... 24
3.2
DANE BIBLIOMETRYCZNE:....................................................................................................... 27
3.3
UDZIAŁ W PROJEKTACH I GRANTACH....................................................................................... 27
3.4
UDZIAŁ W KONFERENCJACH NAUKOWYCH .............................................................................. 29
3.5
NAGRODY, WYRÓŻNIENIA, STYPENDIA .................................................................................... 30
3.6
WSPÓŁPRACA, DOŚWIADCZENIE NAUKOWE ZDOBYTE ZA GRANICĄ ORAZ INNE OSIĄGNIĘCIA .. 30
3.7
DZIAŁALNOŚĆ DYDAKTYCZNA ................................................................................................ 30
3.8
DZIAŁALNOŚĆ ADMINISTRACYJNA .......................................................................................... 31
3.9
DZIAŁALNOŚĆ W ZAKRESIE POPULARYZACJI NAUKI ................................................................ 31
3.10
PRZYSZŁY PLAN PRACY NAUKOWEJ ......................................................................................... 32
2
Życiorys oraz osiągnięcia w działalności naukowej
1
Życiorys oraz osiągnięcia w działalności naukowej
Dane osobowe:
Imię i nazwisko:
Data i miejsce urodzenia:
Narodowość:
Adres stałego zamieszkania:
Miejsce pracy:
Wiesław Urbaniak
14.09.1957, Sieradz
polska
ul. Jesionowa 5, 87-123 Brzozówka
Uniwersytet Kazimierza Wielkiego
Wydział Matematyki Fizyki i Techniki
Tytuł naukowy: doktor nauk technicznych
Telefon: 786 872 664
e-Mail: [email protected]
Wykształcenie:
1972 - 1977
1977 - 1982
1982
1990 -1995
24.04.1996
2000 - 2001
2010 - 2011
Technikum Mechaniczne w Sieradzu
Studia wyższe
Wojskowa Akademia Techniczna w Warszawie,
Wydział Elektromechaniczny (bardzo dobry)
mgr inż. elektromechanik
praca nt. „Wybrane właściwości materiałów
spiekanych przeznaczonych na skorupy odłamkowe”
wykonana w Katedrze Technologii Uzbrojenia pod
kierunkiem dra inż. Jerzego Nowackiego
Studia doktoranckie
Wojskowa Akademia Techniczna w Warszawie,
Wydział Uzbrojenia i Lotnictwa
Publiczna obrona rozprawy doktorskiej zatytułowanej
„Dynamiczne właściwości wybuchowego prasowania
proszków metali na przykładzie proszku żelaza”
wykonana pod kierunkiem prof. dr hab. inż.
Radosława Trębińskiego (wyróżnienie)
Studia podyplomowe
Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział
Matematyki i Informatyki
Studia podyplomowe
Wyższa Szkoła Gospodarki w Bydgoszczy
Zatrudnienie:
30.03.1995 – 1.01.1999
Szef Wydziału Eksploatacji, Wyższa Szkoła Oficerska
w Toruniu
1.10.2001 – 30.09.2011
Adiunkt - Akademia Bydgoska (Uniwersytet
Kazimierza Wielkiego) w Bydgoszczy
Starszy wykładowca – Uniwersytet Kazimierza
Wielkiego w Bydgoszczy
1.01.2014 – 2.03.2015 Rektor - Wyższa Szkoła Techniczna we Włocławku
Aktualne uprawnienia dziedzina, dyscyplina i specjalność naukowa:
1.10.2011 –
Dziedzina:
nauki techniczne
Dyscyplina:
mechanika
Specjalność naukowa: mechanika wybuchu
3
Wskazanie osiągnięcia*
2
Wskazanie osiągnięcia*
*wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule
naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.):
Osiągnięcie naukowe zgłoszone do postępowania habilitacyjnego stanowi cykl
sześciu publikacji wydanych po uzyskaniu stopnia naukowego doktora.
Tematem tego cyklu jest:
„Tribologia porowatych łożysk naturalnych i mechanicznych”
2.1
Zestawienie publikacji zaliczonych do osiągnięcia naukowego
H1 - Z. Pawlak, W. Urbaniak, A. Oloyede. Natural articular joints: Model of
a lamellar-roller-bearings lubrication and the nature of the cartilage
surface.
Book: Biomaterials and Medical Tribology: Research and
Development in Woodhead Publishing Reviews: Mechanical Engineering
Series. Editor: J. Paulo Davim, (2013), Chapter 6, pp. 253-310. DOI:
10.1533/9780857092205.253, ISBN 9780857090171. Udział własny 35%.
H2 - Z. Pawlak, W. Urbaniak, M. Hagner-Derengowska, W. Hagner. Lamellar
slippage of bilayers - a hypothesis on low friction of natural joints,
Biointerphases (2014). 9(4). DOI: 10.1116/1.4902805 (IF – 3,374). Udział
własny 40%.
H3 - Z. Pawlak, W. Urbaniak, M. Hagner-Derengowska, W. Hagner. The
Probable explanation for the low friction of the natural joints, Cell
Biochemistry and Biophysics (2014), DOI: 10.1007/S12013-014-0384-8,
ISSN: 1085-9195. (IF – 1,680). Udział własny 40%.
H4 - W. Urbaniak. Smarowanie powierzchni biologicznych i inżynieryjnych
substancjami o budowie warstwowej. Wyd. UKW (2015), ISBN 978-838012-023-9. Udział własny 100%.
H5 - W. Urbaniak, T. Kałdoński, T.J. Kałdoński, Z. Pawlak. Hexagonal boron
nitride as a component of the iron porous bearings: friction on the
porous sinters up to 150°C, Meccanica, 2015. DOI: 10.1007/S11012-0150277-Y. (IF 2014 – 1,949).Udział własny 37%.
H6 - Z. Pawlak, W. Urbaniak, T. Kałdoński, A. Oloyede. Importance of bearing
porosity in engineering and natural lubrication. Book: Biomaterials and
Medical Tribology: Research and Development in Woodhead Publishing
Reviews: Mechanical Engineering Series. Editor: J. Paulo Davim, (2013),
Chapter 7, pp. 311- 353. DOI: 10.1533/9780857092205.311, ISBN
9780857090171. Udział własny 30%.
4
Wskazanie osiągnięcia*
Zestawienie biometryczne publikacji z dorobku naukowego zaliczonych do
osiągnięcia naukowego (na dzień 1.09.15)
L.P
Pozycja
Rodzaj
publikacji
IF
MNiSW
Liczba cytowań
Scopus
GoogSchol
1.
H1
rozdział
2013
-
5
2
1
2.
H2
artykuł
2014
3,374
25
0
2
3.
H3
artykuł
2014
1,680
25
0
2
4.
H4
monog.
2015
-
20
0
0
5.
H5
artykuł
2015
1,949
30
0
0
6.
H6
rozdział
2013
-
5
1
3
110
3
8
suma
2.2
Punktacja
Rok
wydania
7,003
Omówienie celu naukowego prac i osiągniętych wyników oraz możliwość
ich wykorzystania
Moja praca doktorska stanowiła kontynuację podjętych przeze mnie w ramach
pracy magisterskiej badań elementów wykonanych z proszków żelaza. O ile wcześniej
zajmowałem się wpływem niektórych dodatków stałych oraz warunków
technologicznych wytwarzania elementów z proszków spiekanych, w pracy doktorskiej
skupiłem się nad wpływem ośrodka gazowego, wypełniającego pory prasowanych
wybuchowo próbek, wykonanych z proszku żelaza na wybrane właściwości
uzyskanego materiału. W pracy zaproponowany został między innymi model
matematyczny, opisujący niektóre procesy zachodzące podczas wybuchowego
zagęszczania. Wyniki badań opublikowane zostały w pracach [1, 2, 3, 4].
W dalszej pracy naukowej, po uzyskaniu stopnia doktora, zająłem się
smarowaniem w stawach (łożyskach) naturalnych i mechanicznych łożyskach
porowatych. W wyniku przeprowadzonych badań powstał cykl oryginalnych prac
twórczych, które stanowią podstawę postępowania habilitacyjnego.
Porównanie
mechanizmów
smarowania
i
podobnych
właściwości
tribologicznych wynikających m.in. z porowatości oraz występowania warstwowych
środków smarowych w stawach naturalnych i mechanicznych łożyskach porowatych
okazało się być interesujące. Prace badawcze obejmowały także badania tarcia i
zwilżalności powierzchni tribologicznych łożyska biologicznego (stawu kolanowego) z
dwuwarstwami fosfolipidowymi oraz porowatych łożysk nasycanych smarem,
zawierającym olej z warstwowym środkiem smarowym. Schemat łożyska naturalnego i
łożyska mechanicznego pokazany został na Rys. 1.
5
Wskazanie osiągnięcia*
Rys. 1. Schemat łożyska naturalnego (A) i łożyska mechanicznego (B).
Porowatość jest ważnym parametrem ułatwiającym smarowanie zarówno
w chrząstce stawowej, jak i w łożysku porowatym. Dla chrząstki stawowej porowatość
kształtuje się na poziomie ~ 75%, dla łożyska porowatego jest znacznie niższa i waha
się w granicach od 15 do 30% [H6]. Dwuwarstwy fosfolipidowe osadzone na naturalnej
powierzchni chrząstki, a w przypadku łożysk mechanicznych uwarstwiony
heksagonalny azotek boru (h-BN) pokrywający powierzchnie trące, uczestniczą
w lamelarnym smarowaniu. Pary tribologiczne (chrząstka/chrząstka) i łożysko porowate
nasycone olejem z dodatkiem heksagonalnego azotku boru (h-BN) cechuje mały
współczynnik tarcia. Stwierdzono, że w stawie biologicznym w stanie naturalnym
powierzchnia chrząstki stawowej jest super hydrofilowa (HL) o kącie zwilżania ~0o, na
której zaadsorbowana jest wielowarstwa fosfolipidów (PLs) składająca się z 3 do 7
zaadsorbowanymi dwuwarstwami fosfolipidów (PLs). Taką strukturę nazywa się
warstwową (lamelarną), Rys.2.
A
B
Rys. 2. (A) Schematyczne przedstawienie 4-ech stref wyróżnionych na chrząstce stawowej (3-7
dwuwarstw fosfolipidowych, ~100µm poziomo ułożony kolagen z chondrocytami, ~600µm
środkowa z kolagenem, proteoglikanem i chondrocytami, ~300µm, kolagen (pionowe ułożenie)
z chondrocytami.[H1, H4] Powierzchnia chrząstki w stawie jest hydrofilowa, a próbka chrząstki
na powietrzu traci wilgoć i staje się hydrofobowa. (B) Zdjęcie wykonane przy użyciu mikroskopu
elektronowego chrząstki kolana z 5-cioma dwuwarstwami fosfolipidu, (-) skala wielkości 50nm
[5].
Powierzchnia chrząstki jest podatna na odkształcanie i wykazuje małe tarcie,
nawet pod znacznym obciążeniem. W stawie naturalnym z udziałem płynu stawowego
(synowialnego), w tym sferycznych micel fosfolipidu (liposomów), sfer fosfolipidowych
6
Wskazanie osiągnięcia*
i biomolekuł, m.in. proteoglikanu, lubrycyny i hialuronu, dwuwarstwy PLs przesuwają
się względem siebie i zapewniają bardzo małe tarcie. Niemal „beztarciowy” proces
smarowania stawów jest wręcz fenomenalnym zjawiskiem w świecie tarcia in vivo.
Współczynnik tarcia (µ) dla biologicznych układów, w porównaniu do inżynieryjnych par
tribologicznych, jest ponad dziesięciokrotnie mniejszy i wynosi 0,002 – 0,006 [6].
Hydrofilowa powierzchnia chrząstki o ładunku ujemnym od grup fosforanowych jest
hydratowana cząsteczkami wody z płynu synowialnego, którego pH wynosi ~7.4.
W procesie tarcia powierzchnie chrząstki w stawie odpychają się elektrostatycznie,
a mechanizm ten nazwany został lamelarno-elektrostatycznym [7]. Chrząstka stawu
naturalnego podatna jest na uszkodzenia mechaniczne, reumatologiczne zapalenie
(RA) lub osteoporozę (OA).
Badania mechanizmu smarowania sztucznych stawów są intensywnie
rozwijane jako ważny fragment komercyjnej biotribologii [9]. Staw sztuczny jest
urządzeniem mechanicznym, a jego parametry tribologiczne nie dorównują stawowi
naturalnemu [8, 9, 10]. W moich badaniach nie zajmowałem się stawem sztucznym,
jedynie badałem tarcie par tribologicznych o różnej zwilżalności powierzchni [8, 11].
W literaturze opisano ponad 30-ci modeli i mechanizmów smarowania stawu
naturalnego [12]. Zaproponowany w moich badaniach model lamelarno-toczny
z lamelarno-elektrostatycznym mechanizmem jest nowym spojrzeniem na
biotribochemię smarowania stawów naturalnych. Według niektórych autorów [16, 17]
nie ma jednej zwartej teorii, która wyjaśniałaby w prosty sposób smarowanie w stawie
naturalnym. Istnieje jednak zgodność co do tego, że kilka mechanizmów tłumaczy
małe tarcie w stawach. Śledząc smarowanie stawów szczególną uwagę zwróciłem na
rolę fosfolipidów jako środka smarującego [13, 14, 15, 18]. Dla lepszego zrozumienia
tarcia w stawie potrzebna jest głębsza znajomość fizykochemicznych właściwości
powierzchni chrząstki stawowej [17]. Wydaje się, że przedstawione badania wychodzą
naprzeciw tym sugestiom.
Hipotetyczną zależność współczynnika tarcia od
hydrofobowości (zwilżalność mierzona dla suchej powierzchni chrząstki stawowej)
przedstawiono na Rys. 3. Hydrofobowość chrząstki stawu naturalnego wynosi ok. 103°.
Jeśli wartość kąta zwilżania spadnie poniżej 70° oznaczać to może uszkodzenie
chrząstki lub chorobę stawu [19]. Obniżona zwilżalność powierzchni zmniejsza
zdolność adsorpcyjną dwuwarstw fosfolipidowych.
Postępująca degradacja
dwuwarstw fosfolipidowych aż do całkowitego ich zaniku wynika z braku biologicznej
zdolności do ich odtwarzania i prowadzi do unieruchomienia stawu [20, 21, 22].
Rys. 3. Hipotetyczna zależność współczynnika tarcia (µ) od hydrofobowości (zwilżalności)
chrząstki stawowej [26].
Krzywa z Rys. 3 przedstawia utratę dwuwarstw fosfolipidowych z powierzchni
chrząstki stawowej. Ubytek częściowy lub całkowity dwuwarstw PLs w stawie
spowoduje wzrost współczynnika tarcia. Przyjęto nazywać powierzchnię hydrofilową
(HL) dla kąta zwilżania od 0° do 40° i hydrofobową (HB) powyżej 40° do 170°. Granica
podziału na HL i na HB jest zatem umowna. Zwilżalność chrząstki i materiałów
7
Wskazanie osiągnięcia*
biologicznych mierzona jest dla powierzchni suchej. Dwuwarstwa PLs na powierzchni
chrząstki może przekształcić się w monowarstwę (flip-flop) i wówczas staje się
hydrofobową, Rys. 3
Amorficzna wielowarstwa (SAL) znajdująca się na powierzchni chrząstki została
odkryta przez Hillsa, co potwierdzają badania innych naukowców [15, 16, 20, 21].
Wyodrębnił on z lubrycyny 12% fosfolipidu i potwierdził występowanie na powierzchni
chrząstki stawowej multiwarstw fosfolipidowych. W multiwarstwie fosfolipidowej
zidentyfikowano poza fosfolipidami m.in. cholesterol.
Hills zauważył, że
przechowywane w formalinie próbki stawów pozbawione są fosfolipidów. Badania
tarcia takich próbek dostarczają błędnych wyników.
Rys. 4. Uproszczony model nierozpuszczalnych fosfolipidów w płynie stawowym występujących
jako liposomy (micele odwrócone dwuwarstwowe) lub jako micele sferyczne- kuliste
jednowarstwowe podatne na oddziaływanie z lubrycyną i kwasem hialuronowym.
Stężenie fosfolipidów w chrząstce stawowej i płynie stawowym jest
porównywalne i może osiągać 10% wagi suchej masy. Molekuły fosfolipidów są
nierozpuszczalne
w
środowisku
wodnym,
jednak
dzięki adsorpcji na
biomakromolekułach są transportowane i uczestniczą aktywnie w biosmarowaniu [11,
19]. Występujące tu równowagi w sposób graficzny przedstawia Rys. 4.
Staw naturalny przedstawiony został w literaturze w formie „wielkiej miceli
odwróconej” (WMO) [26]. Hydrofilowa powierzchnia rdzenia WMO i liposomowe micele
w płynie stawowym naładowane są ujemnie i przesuwając się względem siebie będą
się odpychać.
Dzięki efektowi elektrostatycznemu [18] często mówimy
o „beztarciowym” smarowaniu, Rys. 5 [9, 19, 25].
Rys. 5. Schemat przedstawiający staw naturalny w formie „wielkiej miceli odwróconej” (WMO)
z fosfolipidową polimembraną osadzoną na chrząstkach stawowych z płynem stawowym,
w którym obecne są m.in. makromolekuły organiczne (białka, hialuron i lubrycyna), fosfolipidy
i jony nieorganiczne (rysunek nie zachowuje proporcji wielkości składników) [26].
8
Wskazanie osiągnięcia*
Znajomość energii powierzchniowej dwuwarstw fosfolipidowych, zwilżalność
powierzchni chrząstki, amfoteryczny charakter chrząstki i pH płynu synowialnego są
ważne dla poznania pełnej charakterystyki badanego układu [20, 22]. Najczęściej
wyznacza się współczynnik tarcia badając wpływ obciążenia, szybkość przesuwu,
chropowatość powierzchni oraz czas trwania operacji. Należy pamiętać, że w stawie
naturalnym po jego oddzieleniu od organizmu żywego, zatrzymują się niektóre procesy
biologiczne i materiał do dalszych badań przechowuje się w stanie zamrożonym.
Wydaje się, że prowadząc badania par tribologicznych chrząstka/chrząstka
zbliżamy się bardziej do warunków naturalnych [27] niż w przypadku badań par
tribologicznych z powierzchniami metalicznymi lub polimerowymi [8, 9].
Przeprowadzone badania miały na celu poznanie tribologicznej charakterystyki
dwóch typów łożysk: jednego z lamelarno-elektrostatycznym mechanizmem
smarowania powierzchni stawu naturalnego i drugiego z warstwowym (lamelarnym)
mechanizmem smarowania powierzchni porowatych łożysk mechanicznych. Badania
obejmowały
serię
doświadczeń
pozwalających
sporządzić
tribologiczne
charakterystyki:
-
chrząstki stawowej naturalnego stawu bydlęcego (A),
łożyska porowatego spiekanego wykonanego na bazie proszku żelaza
nasyconego (a) olejem smarowym lub (b) smarem sporządzonym
z oleju z dodatkiem h-BN oraz (c) łożyska porowatego spiekanego
wykonanego na bazie proszku żelaza z dodatkiem h-BN (B).
W ramach wykonanych doświadczeń zrealizowane zostały następujące zadania
badawcze:
(A1) Wyznaczenie energii powierzchniowej dwuwarstwy fosfolipidowej w zależności
od pH. Wyznaczenie współczynnika tarcia par (chrząstka/chrząstka) o różnej
zwilżalności dla powierzchni normalnych i zdegenerowanych [H4, L1, L2].
(A2) Porównanie powierzchni chrząstki naturalnie zdegenerowanej z powierzchnią, w
której dwuwarstwy fosfolipidowe usuwane były chemicznie. Pomiar zwilżalności
i współczynnika tarcia (µ) par (chrząstka/chrząstka) [H3].
(A3) Zbadanie amfoterycznego charakteru chrząstki stawowej w zależności od pH
[H2].
(A4) Wyznaczenie współczynnika tarcia (µ) inżynieryjnych par tribologicznych:
(HB/HB), (HB/HL) i HL/HL) i układzie (chrząstka/chrząstka (HL/HL) w wodzie
i roztworze wodnym z obecnością fosfolipidów [H4, L5].
(B1) Przeprowadzenie badań nośności oraz wyznaczenie współczynnika tarcia
spiekanych łożysk porowatych przed i po nasyceniu (a) olejem i (b) (olej + hBN). Porównanie wpływu porowatości chrząstki i porowatości spieku na
wielkość współczynnika tarcia [H6].
(B2) Zbadanie wpływu temperatury na wielkość współczynnika tarcia porowatych
łożysk spiekanych z h-BN i nasycanych olejem [H5].
(B3) Porównanie smarności h-BN, MoS2 i grafitu umieszczonych w kieszeniach
smarowniczych łożysk porowatych nasyconych olejem w temperaturze 80oC
i 150oC [H4, L9].
Przegląd uzyskanych w poszczególnych zadaniach badawczych wyników
w podziale na dwa rodzaje łożysk (A) łożysko naturalne z chrząstki stawowej i (B)
łożysko porowate spiekane przedstawiony został poniżej.
9
Wskazanie osiągnięcia*
(A) Chrząstka stawowa naturalnego stawu bydlęcego
(A1) W początkowym fragmencie badań zmierzony został wpływ równowagi
kwasowo-zasadowej (pH) na energię powierzchniową dwuwarstwy fosfolipidowej
w zakresie pH od 1,0 do 9,0 [H1, L1, L2]. Fosfolipidy są związkami amfoterycznymi
i posiadają dwie grupy funkcyjne aminową i fosforanową (-NH2), (-PO4)-, a ich energia
powierzchniowa zależy od pH środowiska. Typowa zależność energii powierzchniowej
biomembrany fosfolipidowej od pH przedstawia Rys. 6.
Rys. 6. Krzywa zależności energii powierzchniowej od pH dla dwuwarstwy fosfolipidowej
phosphatidylcholine (PC) i phosphatidylserine (PS), pH 7,4±0,5 na krzywej odpowiada wartości
dla płynu synowialnego w stawie biologicznym [H1, L1].
Zmiana energii powierzchniowej biomembrany wynika z jonizacji obu grup
funkcyjnych: aminowej (-NH3+)
(-NH2), lewa gałąź krzywej i fosforanowej (-PO4H)
(-PO4)-, prawa gałąź krzywej. Maksimum na krzywej jest punktem izoelektrycznym
(IP) amfoterycznego PLs.
Tarcie w stawie naturalnym zdrowym pomiędzy powierzchniami hydrofilowymi
naładowanymi ujemnie z udziałem jonów fosforanowych (-PO4)- zachodzi przy pH ~7.4.
Odpowiada to energii powierzchniowej biomembrany ~1.8 mJ/m2, Rys 6. Stan
chorobowy stawu może doprowadzić do obniżenia pH płynu stawowego nawet do 6,6.
Fakt ten nie spowoduje wzrostu energii powierzchniowej oraz tarcia w stawie [19],
jedynie całkowite zniszczenie biomembran fosfolipidowych może spowodować
drastyczny wzrost współczynnika tarcia.
Kolejnym krokiem w przeprowadzonych badaniach było poznanie zależności
pomiędzy zwilżalnością powierzchni chrząstki, a tarciem. Wyniki doświadczalne
potwierdzają hipotezę, że zwilżalność powierzchni chrząstki (hydrofobowość) wpływa
na wartość współczynnika tarcia, Rys 7. Utrata częściowa lub całkowita dwuwarstw
fosfolipidowych z powierzchni chrząstki świadczy o stanie chorobowym stawu. Fakt
ten ma istotne znaczenie przy leczeniu uszkodzeń chrząstki.
10
Wskazanie osiągnięcia*
A
B
Rys. 7. (A) Zależność współczynnika tarcia od hydrofobowości (zwilżalności) chrząstki, dla
chrząstki zdrowej i powierzchni artretycznych (dane literaturowe, krzywa 1) i powierzchni
chrząstki po stopniowym usunięciu dwuwarstw fosfolipidu (krzywa 2, eksperymentalna). (B)
Zmiana grubości chrząstki po stopniowym usunięciu dwuwarstw fosfolipidu metodą chemiczną
(chloroform/metanol, w stosunku 2:1) [H4, L3].
Następnym etapem pracy było zbadanie stopnia zwilżania powierzchni
chrząstki normalnej i zdegenerowanej [H4, L3, L4]. Po rozebraniu stawu i osuszeniu go
w warunkach pokojowych zachodzą na jego powierzchni bardzo duże zmiany. Wyniki
przeprowadzonych badań przedstawione zostały na Rys. 8 C.
A
B
C
Rys. 8. Superhydrofilowa inteligentna powierzchnia wilgotnej chrząstki stawu posiada kąt
o
zwilżania 0 (A), po wyschnięciu powierzchnia dwuwarstwy staje się hydrofobową monowarstwą
o
o kącie zwilżania ~100 (B). Zależność kąta zwilżania od czasu suszenia powierzchni chrząstki
dla powierzchni; po całkowitym usunięciu fosfolipidów (krzywa 1), po częściowym usunięciu
dwuwarstw (krzywa 2), chrząstki normalnej (krzywa 3) (C) [H1, H4, L5].
W początkowym stanie wilgotna chrząstka jest superhydrofilowa (HL) o kącie
zwilżania 0° (Rys.8A). Po ok. 50 min. suszenia w warunkach atmosferycznych
zwilżalność powierzchni chrząstki wzrośnie do ponad 100°, powierzchnia chrząstki
staje się hydrofobowa. W wyniku osuszenia nastąpiła transformacja zewnętrznej
hydrofilowej dwuwarstwy na uporządkowaną hydrofobową monowarstwę, HL→HB
(Rys.8B.) Proces ten w obecności wody jest odwracalny HL↔HB, dlatego materiał
chrząstki można zaliczyć do grupy materiałów „inteligentnych”. Hydrofobowość
(zwilżalność) powierzchni chrząstki powiązana jest z ilością zaadsorbowanych
dwuwarstw fosfolipidowych.
11
Wskazanie osiągnięcia*
W następnym etapie badań zmierzono zależność współczynnika tarcia od
zwilżalności powierzchni chrząstki [H1, L4]. Osadzona na powierzchni chrząstki
amorficzna warstwa fosfolipidów (SAL) spełnia dla powierzchni biologicznych rolę
środka smarującego. Częściowy ubytek lub całkowita utrata dwuwarstw
fosfolipidowych jest objawem stanu chorobowego stawu i prowadzi do zwiększenia
tarcia. Stopniowe usuwanie w warunkach laboratoryjnych dwuwarstw fosfolipidowych
z powierzchni chrząstki jest próbą pokazania zmian zachodzących podczas procesów
biologicznych. Zmniejszaniu się ilości dwuwarstw fosfolipidowych towarzyszy wzrost
tarcia. Wyniki badań zademonstrowane zostały na Rys. 9. Powierzchnie chrząstki ze
stopniowo usuwanymi dwuwarstwami zbadane zostały za pomocą mikroskopii sił
atomowych, potwierdziły one zmianę grubości i jej struktury [H1, L4].
A
B
Rys. 9. (A) Zależność współczynnika tarcia od czasu dla par (chrząstka/chrząstka) w 0,15 M
roztworze wodnym NaCl. Chrząstka normalna (krzywa 1), chrząstka z częściowo usuniętą
dwuwarstwą fosfolipidową (2:1 chloroform/metanol); czas ekstrakcji 5, 13, 25 min (krzywa 2, 3
i 4). (B) Zależność współczynnika tarcia od zwilżalności chrząstki bydlęcej normalnej (1)
i chrząstki po usunięciu częściowym (2, 3) i całkowitym (4)dwuwarstw fosfolipidowych [H1, L4].
W dalszej pracy badawczej analizie poddany został lamelarno-elektrostatyczny
mechanizm smarowania modelu „lamelarno-tocznego” [H1, L4]. Model smarowania
lamelarno-elektrostatyczny stanowi propozycję uzupełnienia modelu lamelarnotocznego. Model lamelarno-toczny zakłada przesunięcie międzywarstwowe
(przesuwanie się względem siebie dwuwarstw fosfolipidowych) - Rys 10.
Przemieszczające się powierzchnie chrząstek nie są obojętne elektrycznie, zatem
w przypadku kiedy mają różny ładunek oddziaływują na siebie. Mamy zatem do
czynienia ze smarowaniem lamelarnym, występującym w wyniku przesuwania się
dwuwarstw fosfolipidowych oraz oddziaływaniem elektrostatycznym naładowanych
powierzchni. Całość można opisać jako model lamelarno-elektrostatyczny.
Rys. 10. Mechanizm lamelarnego smarowania dwuwarstw fosfolipidowych.
Tarcie pomiędzy powierzchniami (chrząstka/chrząstka) zachodzi z udziałem
liposomów, lamelarnych agregatów i makromolekuł. Na Rys. 11 pokazano normalną
zdrową chrząstkę (A), chrząstkę w stanie chorobowym (B) i chrząstkę zdegenerowaną
(C).
12
Wskazanie osiągnięcia*
Rys. 11. Zwilżalność chrząstki stawowej: normalna zdrowa chrząstka (A) o zwilżalności ~100°;
chrząstka w stanie chorobowym (B) o zwilżalności ~75°, chrząstka zdegenerowana (C)
o zwilżalności <60°. Odstęp między dwuwarstwami fosfolipidowymi wynosi 4,5 nm. Składniki
płynu synowialnego: liposomy, lamelarne agregaty i biomakromolekuły uczestniczą
w smarowaniu powierzchni chrząstki.
(A2) Następnie przeprowadzone zostały badania na zdegenerowanych metodą
laboratoryjną powierzchniach chrząstki. W ramach tych badań dokonano pomiaru
zwilżalności powierzchni i współczynnika tarcia par chrząstka/chrząstka w różnym jej
stadium zdegenerowania [H2, H3].
Wzrostowi współczynnika tarcia, występującego pomiędzy powierzchniami par
tribologicznych chrząstki (Rys. 12), można przypisać pogarszanie się właściwości
trących powierzchni warstwy amorficznej (SAL). Stopniowa naturalna degeneracja
powoduje, że kąt zwilżania chrząstki wynoszący w stanie zdrowym ~103° zmniejsza
się do 56.3° dla chrząstki zdegenerowanej naturalnie. Dzieje się tak dlatego, że
stopniowe usuwanie lub naturalne uszkodzenie powierzchni dwuwarstw
fosfolipidowych prowadzi do częściowego lub nawet całkowitego usunięcia warstwy
amorficznej (SAL). W konsekwencji dochodzi do zmniejszenia stanu naładowania
powierzchni chrząstki i osłabienia jej oddziaływania elektrostatycznego. Zanika
równocześnie efekt przemieszczania się dwuwarstw fosfolipidowych, powodując wzrost
tarcia.
Rys. 12. Zmiany hydrofobowości (zwilżalności) powierzchni chrząstki (AC) / lub (współczynnik
tarcia) z uwzględnieniem degradacji dwuwarstw w okresie życia człowieka: (A) zdrowa
powierzchnia 103°; (B) niezdrowa powierzchnia 65°; (C) naturalnie zdegenerowana
powierzchnia 56.3°; (D1) częściowo usunięte dwuwarstwy z powierzchni chrząstki 56° i (D3)
całkowicie usunięte dwuwarstwy z powierzchni chrząstki 37°. Krzywa (1) zmiany zwilżalności
powierzchni AC etapu A, B, C, D1 i D2; krzywa (2) zmiany współczynnika tarcia powierzchni
chrząstki po chemicznym usunięciu dwuwarstw z chrząstki, krzywa (3) współczynnika tarcia
próbek naturalnych stawów. Odstęp między dwuwarstwami fosfolipidu wynosi 4,5 nm [H2].
13
Wskazanie osiągnięcia*
(A3) W dalszym etapie pracy zbadano wpływ amfoterycznego charakteru
chrząstki stawowej na właściwości trące w zależności od równowagi kwasowo
zasadowej (pH) [H2]. Zmiana współczynnika tarcia chrząstki stawowej pokazana na
Rys. 13 (krzywa 1) spowodowana jest jonizacją obydwu grup funkcyjnych. Wzrost
współczynnika tarcia dla pH od 2.5 do ~5 spowodowany jest większym
oddziaływaniem grupy funkcyjnej aminowej (-NH3+) → (-NH2), (lewa gałąź krzywej).
Maksimum na krzywej jest punktem izoelektrycznym (IP) chrząstki amfoterycznej.
Zmniejszanie się współczynnika tarcia po przekroczeniu punktu izoelektrycznego od
pH ~5 do pH ~7.5 spowodowane jest większym oddziaływaniem grupy funkcyjnej
fosforanowej (-PO4H) → (-PO4)-, (prawa gałąź krzywej). Współczynnik tarcia w zakresie
od pH ~7.5 do pH 9.5 utrzymuje się na stałym poziomie dzięki obecności ujemnie
naładowanym grupom fosforanowym.
Rys. 13. Zależność współczynnika tarcia od pH dla pary tribologicznej (chrząstka/ chrząstka)
+
w roztworze buforowym (krzywa 1). L-lizyna (-NH3 → -NH2) (krzywa 2), kwas hialuronowy
(-COOH → -COO ) (krzywa 3). Zależności energii powierzchniowej dwuwarstwy
+
fosfatydyloetanolaminy od pH (krzywa 4), (-NH3 → -NH2) (lewa gałąź krzywej), po (IP) (-PO4H)
→ (-PO4) (prawa gałąź krzywej) [H2].
Dla potwierdzenia, że jonizacja grup funkcyjnych wpływa na wartość
współczynnika tarcia przytoczono badania literaturowe wielowarstw L - Lizyny (krzywa
2) i kwasu hialuronowego (krzywa 3). Wpływ pH na zmianę energii powierzchniowej
amfoterycznej powierzchni dwuwarstwy fosfatydyloetanolaminy przedstawiono na Rys.
13, (krzywa 4).
(A4) Kolejnym etapem pracy było porównanie wielkości współczynnika tarcia
różnych inżynieryjnych par tribologicznych: (HB/HB), (HB/HL) i HL/HL) w środowisku
wodnym oraz pary tribologicznej naturalnej (chrząstka/chrząstka (HL/HL) w roztworze
wodnym z obecnością fosfolipidu [H4, L5]. Zależność zwilżalności pary: ∆θ = [(θDisc) (θPin)] od współczynnika tarcia dla par tribologicznych: HB-HB, HL-HL, HB-HL
w wodnym środowisku oraz w obecności surfaktanta (krzywa 4) przedstawia Rys. 14.
Badania miały odpowiedzieć na pytanie czy zwilżalność powierzchni trących
sztucznych i naturalnych wpływa na tarcie w wodzie. Zmiany współczynnika tarcia dla
różnych par tribologicznych w środowisku wody można uporządkować:
w wodzie:
(HL-HL)
µ→
(0,43→0,56)
>
(HB-HB)
(0,23→0,15)
>
(HB-HL)
(0,15→0,03)
14
Wskazanie osiągnięcia*
w wodzie z obecnością surfakanta:
(HB-HL, HB-HB)
µ→
(0,01→0,07)
>
(HBnatural-HBnatural)
(0,003→0,01)
Rys. 14. Zależność współczynnika tarcia (µ) od różnicy zwilżalności par tribologicznych
w wodzie, ∆Θ= [(ΘDisc) - (ΘPin)] dla par metalicznych, stopów, polimerów i chrząstki stawowej
[H4, L5].
Z przedstawionych wyników zależności tarcia od różnicy zwilżalności par
tribologicznych w wodzie pokazanych na Rys. 14 widoczny jest znaczny wpływ różnicy
zwilżalności pomiędzy parami: dla HL-HL widać wyraźny wzrost współczynnika tarcia,
dla HB-HB współczynnik tarcia maleje, podobnie jak dla HB-HL. Dla biologicznych par
o zbliżonej zwilżalności w obecności surfaktanta obserwuje się najmniejszy
współczynnik tarcia.
(B) Łożysko porowate spiekane wykonane na bazie proszku żelaza nasyconego
olejem smarowym lub smarem sporządzonym z oleju z dodatkiem h-BN oraz
łożyska porowatego spiekanego wykonanego na bazie proszku żelaza
z dodatkiem h-BN (B).
(B1) Przeprowadzono badania nośności i tarcia spiekanych łożysk porowatych po
nasyceniu (a) olejem i (b) olejem z dodatkiem heksagonalnego azotku boru (h-BN) [H4,
L8]. Obecność h-BN w oleju (olej + h-BN) zwiększyła ponad dwukrotnie nośność
łożysk z tendencją do jego spadku wraz ze wzrostem prędkości obrotowej, Rys.15.
15
Wskazanie osiągnięcia*
Rys. 15. Zależność nośności łożysk spieków porowatych od prędkości przesuwu powierzchni
trących nasycanych olejem mineralnym (-∆-, -▲-) i olejem z dodatkiem 0,5% h-BN) (-○-, -■-)
[H4, L8].
Rys. 16. Wpływ porowatości 15.5% (krzywa 1), 22% (krzywa 2) i 27.8% (krzywa 3) spieków
żelaza na współczynnik tarcia par tribologicznych nasycanych: (wazeliną z dodatkiem 5% h-BN)
podczas 25-min testu, obciążenie = 0,64 MPa, prędkość przesuwu, v = 6,0 m/s [H6].
Wzrost porowatości łożyska jak widać na rysunku 16 od 15.5% do 27.8% powoduje 5krotne zmniejszenie tarcia.
Przeprowadzono badania wpływu porowatości chrząstek
i spieków porowatych na ich zachowanie się w procesie tarcia [H6].
stawowych
16
Wskazanie osiągnięcia*
A
B
Rys. 17. (A) Zależność sztywności chrząstki oraz współczynnika tarcia od porowatości dla
chrząstki naturalnej oraz łożyska inżynieryjnego: spiek porowaty (krzywa 1),
(chrząstka/chrząstka, krzywa 2), (chrząstka zdrowa/chrząstka zdegenerowana, krzywa 3) (B)
Zależność współczynnika tarcia w funkcji czasu: dla spieku porowatego nasycanego (wazeliną
+ 5 % wag. h-BN) (krzywa 2), dla spieku porowatego nasyconego smarem grafitowym (krzywa
3), (porowatość spieku 27.8%) dla porównania (µ) (chrząstka/chrząstka) bydlęca, porowatość
75% w roztworze 0,15 M NaCl (krzywa 1) [H6].
Zmniejszanie porowatości łożysk naturalnych i mechanicznych prowadzi do
zwiększenia współczynnika tarcia Rys. 17A (krzywa 1 i krzywa 2). Zdrowa chrząstka
stawowa, oraz łożysko spiekane o mniejszej porowatości charakteryzują się większą
sztywnością. W przypadku chrząstki zdegenerowanej wzrostowi porowatości
towarzyszy wzrost wartości współczynnika tarcia Rys. 17A (krzywa 3). Wysoka
porowatość chrząstki stawowej (75%) i mechanicznego łożyska porowatego (27.8%)
wpływa korzystnie na zmniejszenie tarcia. Zdrowa chrząstka stawowa o dużej
porowatości charakteryzuje się, w porównaniu z łożyskiem mechanicznym, wielokrotnie
mniejszym tarciem, Rys. 17B.
(B2) W kolejnym etapie zmierzono współczynnik tarcia porowatych (27.8%)
spieków żelaza z dodatkiem h-BN o zawartości 5%, 10%, 30% (wag.) w temperaturze
150°C, które nasycone były trzema różnymi olejami mineralnymi.
Rys. 18. Zależność współczynnika tarcia dla porowatych (27.8%) spieków żelaza zawierających
heksagonalny azotek boru w zależności od jego (%) zawartości, nasycanych olejem
mineralnym Hydrorafinat 5 lub olejami uszlachetnionymi Selektolem i Hipolem w temperaturze
150°C.
17
Wskazanie osiągnięcia*
Najmniejszy współczynnik tarcia uzyskano dla zawartości około 5% (wag.) h-BN
w spieku. Zdecydowanie korzystniejsze jest nasycenie spieku olejami uszlachetnionymi
Hipolem bądź Selektolem, Rys. 18 [H5].
(B3) W kolejnym etapie badań porównano trzy stałe dodatki smarujące: h-BN,
MoS2 oraz grafit na ich trwałość w wyższej temperaturze 80ºC i 150ºC. Łożyska zostały
nasycone olejem mineralnym, a stałe dodatki smarujące umieszczono w kieszeniach
smarowniczych łożyska porowatego. Rezultat badań przedstawiono graficznie na Rys
19 [H4, L9].
A
B
Rys. 19. Diagram zależności współczynnika tarcia od rodzaju środka smarującego (h-BN,
MoS2 i grafitu) umieszczonego w kieszeniach smarowniczych na powierzchni trącej łożyska
porowatego (27,8%) nasycanego olejem w 80ºC i 150°C.
W temperaturze 80°C h-BN, MoS2 i grafit zachowują lamelarną strukturę
i wpływają na uzyskiwanie niskiego współczynnika tarcia, Rys. 19A (lewy) dolna część
i Rys. 19B (prawy) dolna część. W temperaturze 150°C jedynie h-BN zachowuje
strukturę lamelarną, natomiast grafit i MoS2 zatraciły swój lamelarny charakter, Rys.
19A (lewy) górna część i 19B (prawy) górna część diagramu [H4, L9].
Wnioski i wykorzystanie wyników badań
Z przeprowadzonych badań łożysk naturalnych i łożysk inżynieryjnych wynikają
następujące wnioski:
1. Porowatość łożysk spiekanych z warstwowym środkiem smarującym (hBN) i dwuwarstwy fosfolipidowe dla chrząstki stawowej posiadają
zbliżony mechanizm smarowania i gwarantują mały współczynnik tarcia.
2. Unikalne
właściwości
chrząstki,
takie
jak
amfoteryczność
i superhydrofilowość, gwarantują mały współczynnik tarcia.
3. Zaproponowany mechanizm lamelarno-elektrostatyczny smarowania
(chrząstka/chrząstka) znalazł potwierdzenie w przeprowadzonych
badaniach energii powierzchniowej, zwilżalności, gęstości ładunku,
współczynnika tarcia i wynika z amfoterycznego charakteru chrząstki.
18
Wskazanie osiągnięcia*
4. Warstwowa budowa heksagonalnego azotku boru jako dodatku do oleju
smarującego pozwala na uzyskanie smaru, który po nasyceniu nim
łożyska porowatego powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia.
5. Grafit i dwusiarczek molibdenu wykazują, podobnie jak heksagonalny
azotek boru, strukturę warstwową. Jednak w temperaturze 150°C tracą
ją i obniżają swoje właściwości smarne.
6. Heksagonalny azotek boru zawarty w spieku z proszku żelaza w ilości
~5% wag. radykalnie zmniejsza tarcie.
7. Właściwości porowatej chrząstki stawowej (75%) z udziałem dwuwarstw
fosfolipidowych i żelaznego łożyska porowatego (15-30%) z udziałem
smarów warstwowych zapewniają bardzo niskie tarcie układom trącym
w biologii i technice.
Porowatość, amfoteryczność, energia powierzchniowa membrany, dwuwarstwy
na powierzchni stawów (deficyt dwuwarstw), lamelarno-elektrostatyczny mechanizm
smarowania były przedmiotem badań w przedstawionym cyklu prac tej rozprawy.
Badania moje potwierdziły zaproponowany model lamelarno-toczny z mechanizmem
lamelaro-elektrostatycznym smarowania stawu naturalnego. Otrzymane wyniki będą
pomocne w realizacji aktualnie prowadzonych badaniach w zakresie leczenia stawów
pt. „Regeneracja a nie stawy sztuczne” jako metoda innowacyjnego leczenia stawów.
Wyniki moich badań mogą znaleźć praktyczne zastosowanie w medycynie w leczeniu
chrząstki przez jej regenerację, m.in. poprzez nakładanie tkanki – rusztowania na
powierzchnię zniszczonej chrząstki, a następnie pokrywanie go dwuwarstwami
fosfolipidu.
Do regeneracji zużytych fragmentów chrząstki używa się naturalne porowate
materiały, np. siarczan chondroityny, fibrynę, polimer kwasu polimlekowego (PLLA)
z udziałem chondrocytów. Od rusztowania oczekuje się spełnienia takich parametrów
jak:
porowatość,
odporność
mechaniczna,
niski
współczynnik
tarcia,
bioadsorbowalność i biokompatybilność. Kilka parametrów zbadanych dla chrząstki
stawowej w przedstawionych badaniach będą pomocne w syntezie biomateriału
inżynieryjnego, którego parametry powinny być zbliżone do chrząstki naturalnej.
Kolejną procedurą w regeneracji powierzchni chrząstki może być chemiczne
nakładanie dwuwarstw fosfolipidu na zdegenerowaną powierzchnię chrząstki. Proces
ten ma na celu uzyskanie powierzchni matrycy zbliżonej do powierzchni chrząstki
naturalnej.
Niskie tarcie w stawach naturalnych przebiega w biologicznych warunkach
równowagi kwasowo-zasadowej (pH~7.4) z udziałem jonów metali alkalicznych, jonów
organicznych makromolekuł, ujemnie naładowanej pary (chrząstka / chrząstka) (-PO4)w obecności liposomów i zmiennym obciążeniu. W stawie normalnym funkcje te
wykonywane są idealnie. Gruntowniejsze zrozumienie struktury powierzchni chrząstki
i mechanizmu smarowania stawu może pomóc w zwalczania chorób stawu
i regeneracji (naprawie) chrząstki unikając tym samym jej amputacji.
Zaproponowany mechanizm smarowania w chrząstce stawowej i
mechanicznym łożysku porowatym potwierdzają przedstawione badania i mogą
stanowić dobrą podstawę do innowacyjnego projektowania węzłów tribologicznych.
Literatura
1. W. Urbaniak. Wpływ ośrodka zawartego w porach na właściwości wybuchowo
prasowanych proszków metali. ZN WSO 10/97.
19
Wskazanie osiągnięcia*
2. W. Urbaniak. Wpływ ośrodka wypełniającego pory zamknięte na procesy
falowe zachodzące w trakcie zagęszczania wybuchowego ZN WSO 8/96.
3. R. Trębiński, W. Urbaniak, J. Paszula. Badanie eksperymentalne wpływu
gazowego wypełnienia porów na efekt wybuchowego prasowania proszku
żelaza. Biuletyn WAT 6/96
4. R. Trębiński, W. Urbaniak, J. Paszula. Teoretyczna analiza wpływu gazowego
wypełnienia porów na efekt wybuchowego prasowania proszków. Biuletyn
WAT 6/96
5. B. A. Hills. Surface-active phospholipid: a Pandora’s box of clinical aplications. Part
II. Barier and lubricating properties. 2002, Internet Medicine Journal, 32: 242-251
6. V. Wright, D. Dowson D. Lubrication and cartilage. Journal Anatomy, 1976, 121,
1, pp. 107-118.
7. M. Urbakh, J. Klafter, D. Gordon, J. Israelachvili. The nonlinear nature of friction.
Natura, 2004, 430: 525-528
8. M. P. Gispert, A. P. Serro, R. Colaco, B. Saramago. Friction and wear
mechanism in chip prosthetics: Comparison of joint materials behavior in
several lubricants, Wear, 2006, 260, 149-158.
9. D. Dowson. New joints for the millennium: Wear control in total replacement
hip joints. Proc. Inst. Mech. Eng. [H], 2001, 212, 335-358
10. L. R. Gale, R. Coller, D. J. Hargreaves B. A. Hills, R. Crawford. The role of SAPL
as a boundary lubricant in prosthetic joints, 2007, 40, 601- 606.
11. J. N. Israelachvili. Intermolecular and Surface Forces. Academic Press, Elsevier,
Amsterdam, 1991.
12. M. J. Furey, B. M. Burkhardt. Biotribology: Friction, wear, and lubrication of
natural synovial joints. Lub, Sci., 1997, 9, 255-271.
13. T. Little, M. A. R. Fremann, S. A. V. Swanson. Experiments on friction in the
human hip joint. In: V. Wright, V., (ed.) Lubrication and Wear in Joints, Sector,
1969, London
14. P. F. Williams, G. L. Powell, M. LaBerger. Sliding friction analysis of
phosphatidylcholine as a boundary lubricant for articular cartilage. Proc. Inst.
Mech. Eng. H. 1993, 207, 59-66.
15. B. A. Hills. The Biology of Surfactants. Cambridge University Press, 1988, New
York.
16. J. Katta, Z. Jin, E. Ingham, J. Fisher. Biotribology of articular cartilage-A review
of the recent advances, Medical Eng.& Phys., 2008, 30, 1349-1363
17. R. Crockett, A. Grubelnik, S. Roos, C. Dora, W. Born, H. Troxler. Biochemical
composition of the superficial layer of articular cartilage, J. Biomed. Matter.
Research, 2007, 82A, 958-964
18. A. D. Roberts. Role of electrical repulsive forces in synovial fluid. Nature, 1971,
231, 434-436
19. B. A. Hills. Boundary lubrication in vivo. Proc. Instn. Mech. Engrs. Part H: J.- B.
Eng. Med. 2000, 214, 83-94.
20. J. S. Jurvelin, D. J. Muller, M. Wong, D. Studer, A. Engel, E. B. Hunziker. Surface
and subsurface morphology of bovine humeral articular cartilage as
assessed by atomic force and transmission electron microscopy, J. Struct.
Biology, 1996, 117, 45-54.
20
Wskazanie osiągnięcia*
21. S. Kobayashi, S. Yonekubo, Y. Kuroguchi. Cryoscanning electron microscopy of
loaded articular cartilage with special reference to the surface amorphous
layer, J. Anat., 1996, 188, 311-322.
22. H. E. Ozturek, K. Stoffel, C. F. Jones, G. W. Stachowiak. The effect of surfaceactive phospholipids on the lubrication of osteoarthritic sheep knee joints:
friction, Tribol. Lett., 2004, 16, 283-289.
23. G. C. Ballatine, G. W. Stachowiak. The effects of lipid depletion on
osteoarthritic wear, Wear, 2002, 253, 383-393.
24. Z. Pawlak, A. D. Patelska, A. Oloyede. The influence of surface interfacial and
hydrophobicity on the biolubrication of articular cartilage. World Tribology
Congress, Kyoto, Japan, Sept. 6-11, 2009
25. J. A. Gaudin. In Encyclopedia of Human Biology, vol.1, eds. Dullbecco, R.
Academic Press, INC, San Diego, 1991.
26. Z. Pawlak, A. Oloyede. Conceptualisation of articular cartilage as a giant
reverse micelle: A hypothetical mechanism for joint biocushioning and
lubrication, Biosystems, 2008, 94, 202-207.
27. R. Crockett. Boundary lubrication in natural joints, Tribol. Lett., 2009, 35, 77-84.
2.3
Zestawienie publikacji zaliczonych do dorobku naukowego
Do oceny w ramach dorobku naukowego przedstawione zostały tylko te
publikacje, które ściśle wiążą się z tematyką cyklu przedstawionego jako osiągnięcie
naukowe, pozostałe uwzględnione zostały w podsumowaniu dorobku naukowego.
L1 -
Z. Pawlak, Z. Figaszewski, A. Gadomski, W. Urbaniak, A. Oloyede. The
ultra-low friction of the articular surface is pH-dependent and is built on
a hydrophobic underlay including a hypothesis on joint lubrication
mechanism. Tribology International (2010), 43(9), 1719-1725. DOI:
10.1016/j.triboint2010.04.002. ISSN: 0301-679X. (IF 2010 - 1,560). Udział
własny 25%.
L2 -
Z. Pawlak, A. Petelska, W. Urbaniak, K.Q. Yusuf, A. Oloyede. Relationship
between wettability and lubrication characteristics of the surfaces of
contacting phospholipids-based membranes. Cell Biochemistry and
Biophysics (2013), 65, 335-345. DOI: 10.1007/s12013-012-9437-z
ISSN:1085-9195. (IF 2013 – 2,380). Udział własny 25%.
L3 -
Z. Pawlak, J. Jurvelin, W. Urbaniak. Biotribochemistry of the lubrication
of natural joints. Tribologia (2010), 5, 131-141. ISSN: 0208-7774. Udział
własny 35%.
L4 -
Z. Pawlak, W. Urbaniak, A. Gadomski, K.Q. Yusuf, I. O. Afara, A. Oloyede.
The role of lamellate phospholipid bilayers in lubrication of joints. Acta
of Bioengineering and Biomechanics (2012), 14(4), 101-106.
DOI:
10.5277/abb120411. ISSN:1509-409X. (IF - 0,333). Udział własny 33%.
L5 -
Z. Pawlak, W. Urbaniak, A. Oloyede. The relationship between friction
and wettability in aqueous environment. Wear (2011), 271(9-10), 1745-
21
Wskazanie osiągnięcia*
1749. DOI: 10.1016/j.wear.2010.12.084. ISSN: 0043-1648. (IF – 1,872).
Udział własny 40%.
L6 -
A. Gadomski, P. Bełdowski, W.K. Auge II, J. Hładyszowski, Z Pawlak,
W. Urbaniak. Toward a governing mechanism of nanoscale articular
cartilage (physiological) lubrication: Smoluchowski-type dynamics in
amphiphile proton channels. Acta Physica Polonica B (2013), 44(8), 18011820. DOI.org/10.5506/aphyspolb.44.1801. ISSN. 0587-4254. (IF – 0,998).
Udział własny 25%.
L7 -
A. Gadomski, P. Bełdowski, J.M. Rubi, W. Urbaniak, W.K. Augé II, I.
Santamarìa-Holek, Z. Pawlak.
Some conceptual thoughts toward
nanoscale oriented friction in a model of articular cartilage.
Mathematical Biosciences (2013), 244, 188-200. DOI: 10.16/j.mbs2013.0.004
(IF – 1,489). Udział własny 25%.
L8 -
Z. Pawlak, T. Kałdoński, W. Urbaniak. A hexagonal boron nitride-based
model of porous bearings with reduced friction and increased load.
Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of
Engineering Tribology (2010), 224(12), 1247-1253. ISSN: 1350-6501. DOI:
10.1243/13506501JET82. ISSN: 2041-305X (Online). (IF – 0,721). Udział
własny 33%.
L9 -
W. Urbaniak, T. Kałdoński, M. Hagner-Derengowska, T.J. Kałdoński, J.T.
Madhani, Z. Kruszewski, Z. Pawlak. Impregnated porous bearings
textured with a pocket on sliding surfaces: comparison of h-BN with
graphite and MoS2 up to 150oC. Meccanica, 2015 50 (5) pp. 1343 – 1349.
DOI: 10.1007/s11012-014-0095-7, ISSN 1572-9648. (IF 2014 – 1,949).
Udział własny 37%.
L10 - Z. Pawlak, T. Kałdoński, M. Lisewski, W. Urbaniak, A. Oloyede. The effect
of hexagonal boron nitride additive on the effectiveness of
grease-based lubrication of a steel surface. Industrial Lubrication
and Tribology. (2012), 64(2), 84-89. DOI: 10.1016/j.triboint2010.04.002.
ISSN: 0036-8792. (IF – 0,402). Udział własny 35%.
Zestawienie biometryczne wybranych publikacji przedstawionych do oceny
dorobku naukowego (na dzień 1.09.15)
L.P
Pozycja
Rodzaj
publikacji
Rok
wydani
a
Punktacja
IF
MNiSW
Liczba cytowań
Scopus
GoogSchol
1.
L 1.
artykuł
2010
1,56
32
11
14
2.
L 2.
artykuł
2013
2,380
25
4
7
3.
L 3.
artykuł
2010
-
9
0
3
4.
L 4.
artykuł
2012
0,333
15
6
7
5.
L 5.
artykuł
2011
1,872
40
14
17
6.
L 6.
artykuł
2013
0,998
20
0
0
22
Wskazanie osiągnięcia*
7.
L 7.
artykuł
2013
1,489
25
2
7
8.
L 8.
artykuł
2010
0,721
27
2
3
9.
L 9.
artykuł
2015
1,949
30
0
0
L 10.
artykuł
2012
0,402
20
0
1
suma
11,704
243
39
59
10.
23
Podsumowanie dorobku naukowego
3
3.1
Podsumowanie dorobku naukowego
Kompletna lista publikacji
(w odwróconym porządku chronologicznym - po doktoracie, wkład pracy)
1. W. Urbaniak. Smarowanie powierzchni biologicznych i inżynieryjnych
substancjami o budowie warstwowej, wyd. UKW (2015) - 121 str. ISBN 978-838018-023-9. Całość.
2. W. Urbaniak. Porowate łożyska spiekane do pracy w podwyższonych
tempraturach. (2015) ZN, KSW Włocławek, ISSN 1507-7403. Całość.
3. Z. Pawlak, W. Urbaniak, K. Q. Yusuf , I. O. Afara, A. Oloyede, Tribological
efficacy and stability of phospholipids-based membrane lubricants in varying
pH chemical conditions (w recenzji) Biointerphases. Przegląd literatury, udział w
przygotowaniu publikacji, koncepcji badań, opracowanie wyników.
4. Z. Pawlak, A. Gadomski, W. Urbaniak, P. Bełdowski. The lamellar – repulsive
mechanism of lubrication of natural joints, Paper 3 pages. (2015) STLE Annual
Meeting & Exhibition, CONTROL ID: 2125628; May 17-21, Omni Hotel Dallas,
Texas. Przeprowadziłem opracowanie wyników, brałem udział w przygotowaniu
publikacji
5. A. Gadomski, W. Urbaniak, R. Winkler. Addressing nanoscale soft-matter
problems by computational physics and physical computation – an example
of facilitated lubrication in a two-surface system with hydrodynamic
interlayer, 18th Conference of Czech and Slovak Physicists (2015), (ISBN 978-80244-XXXX-X, http://jcmf.upol.cz/kcsf18/proc_kcsf18.pdf). Dyskusja uzyskanych
wyników badań.
6. W. Urbaniak, T. Kałdoński, T. J. Kałdoński, Z. Pawlak. Hexagonal boron nitride as
a component of the iron porous bearings: Friction on the porous sinters up to
150ºC (2015), Meccanica,
DOI: 10.1007/S11012-015-0277-Y. Dokonałem
przeglądu dostępnej literatury oraz przeanalizowałem dostępne badania zgodnie z
tematyką artykułu. Przygotowałem koncepcję badań, po przeprowadzeniu których
opracowałem wyniki oraz brałem udział w przygotowaniu wniosków.
Przygotowałem publikację, przeprowadziłem proces publikacyjny.
7. W. Urbaniak, T. Kałdoński, M. Hagner-Derengowska, T.J. Kałdoński, J.T. Madhani,
Z. Kruszewski, Z. Pawlak. Impregnated porous bearings textured with a pocket
on sliding surfaces: comparison of h-BN with graphite and MoS2 up to 150ºC
(2015), Meccanica, 2015 50 (5) pp. 1343 – 1349. 10.1007/s11012-014-0095-7,
ISSN 1572-9648. Dokonałem przeglądu dostępnej literatury. Przygotowałem
koncepcję badań, po przeprowadzeniu których opracowałem wyniki oraz
przygotowałem propozycję wniosków. Przygotowałem publikację, przeprowadziłem
proces publikacyjny.
8. Z. Pawlak, W. Urbaniak, M. Hagner-Derengowska, W. Hagner. Lamellar slippage
of bilayers - a hypothesis on low friction of natural joints (2014),
Biointerphases, Published online: 2014 Dec; 9(4):041004. DOI: 10.1116/1.4902805.
Przeprowadziłem przegląd dostępnej literatury, na podstawie której opracowałem
wprowadzenie do artykułu. Dobrałem metodykę badawczą oraz przeprowadzone
wcześniej badania. Wykazałem, że pogorszenie właściwości amorficznych
chrząstki powoduje wzrost współczynnika tarcia. Na podstawie uzyskanych
wyników opracowałem wstępnie publikację, a następnie brałem udział przy jej
opublikowaniu.
24
Podsumowanie dorobku naukowego
9. M. Hagner-Derengowska, K. Kałużny, W. Hagner, Z. Pawlak, J. Budzynski,
W. Urbaniak, A. Borkowska. Examination of the effect of Nordic Walking on gait
and physical fitness in elderly women: the Fullerton functional fitness test.
Archives of Gerontology and Geriatrics (w recenzji).Brałem udział w tworzeniu
publikacji, zająłem się interpretacją mechanicznych aspektów uzyskanych wyników.
10. Z. Pawlak, W. Urbaniak, M. Hagner-Derengowska, W. Hagner. The Probable
explanation for the low friction of the natural joints, Cell Biochemistry and
Biophysics (2014), 66, 000-000. ISSN: 1085-9195. DOI.10007/s12013-014-0384-8.
Dokonałem przeglądu literatury, a następnie przetestowałem wcześniej stawianą
hipotezę o wpływie zwilżalności i energii międzyfazowej na współczynnik tarcia.
Przeprowadzone badania potwierdziły tę hipotezę. Następnie po zaproponowaniu
wniosków przygotowałem wstępnie artykuł.
11. Z. Pawlak, W. Urbaniak, K. Q. Yusuf, I. O. Afara, A. Oloyede. Lamellar rollerbearning lubrication model on the cartilage surface, The 5th WTC (World
Tribology Congress), Turin, Italy, 8-13 September, 2013. Brałem udział w
planowaniu publikacji, przeprowadzeniu badań, przygotowaniu referatu
konferencyjnego.
12. Z. Pawlak, A. Petelska, W. Urbaniak, K.Q. Yusuf, A. Oloyede. Relationship
between wettability and lubrication characteristics of the surfaces of
contacting phospholipids-based membranes. Cell Biochemistry and Biophysics
(2013), 65, 335-345. DOI: 10.1007/s12013-012-9437-z, ISSN:1085-9195. Brałem
udział w opracowaniu wniosków badań, opracowaniu otrzymanych wyników oraz
przygotowaniu publikacji.
13. O. Sokolov, W. Mazarchuk, W. Urbaniak, V. Dobriak Testing of the acquirement
of student's general educational competence (2013), Edukacja-TechnikaInformatyka 1, 435-444, ISSUE 1/2013. Brałem udział w opracowaniu wyników,
przygotowaniu artykułu, przeprowadziłem proces publikacyjny.
14. A. Gadomski, P. Bełdowski, W.K. Auge II, J. Hładyszowski, Z Pawlak, W. Urbaniak.
Toward a governing mechanism of nanoscale articular cartilage
(physiological) lubrication: Smoluchowski-type dynamics in amphiphile
proton channels (2013),
Acta Physica Polonica B 44(8), 1801-1820.
doi.org/10.5506/aphyspolb.44.1801. ISSN. 0587-4254. Brałem udział w dyskusji
uzyskanych wyników oraz przygotowaniu publikacji.
15. A. Gadomski, P. Bełdowski, J.M. Rubi, W. Urbaniak, W.K. Augé II, I. SantamarìaHolek, Z. Pawlak. Some conceptual thoughts toward nanoscale oriented
friction in a model of articular cartilage. Mathematical Biosciences (2013), 244,
188-200. DOI: 10.16/j.mbs2013.0.004. Brałem udział w dyskusji uzyskanych
wyników oraz przygotowaniu publikacji.
16. Z. Pawlak, W. Urbaniak, T. Kałdoński, A. Oloyede. Importance of bearing
porosity in engineering and natural lubrication. Book: Biomaterials and Medical
Tribology: Research and Development in Woodhead Publishing Reviews:
Mechanical Engineering Series. Editor: J. Paulo Davim, (2013), Chapter 7, pp.
311- 353. DOI: 10.1533/9780857092205.311, ISBN 9780857090171. Brałem udział
w przygotowaniu planu publikacji, opracowaniu zakresu badań, dokonałem
przeglądu dostępnej literatury. Nadzorowałem nad wykonaniem niektórych z badań.
Opracowałem wyniki badań oraz brałem udział w przygotowaniu publikacji.
17. Z. Pawlak, W. Urbaniak, A. Oloyede.
Natural articular joints: Model of
a lamellar-roller-bearings lubrication and the nature of the cartilage surface.
Book: Biomaterials and Medical Tribology: Research and Development in
Woodhead Publishing Reviews: Mechanical Engineering Series. Editor: J. Paulo
25
Podsumowanie dorobku naukowego
Davim, (2013), Chapter 6, pp. 253-310. DOI: 10.1533/9780857092205.253, ISBN
9780857090171. Przygotowałem koncepcję badań, nadzorowałem ich właściwym
wykonanie, opracowałem wyniki i wnioski. Z przeprowadzonych badań
przygotowałem wstępnie publikację, brałem udział w jej końcowym przygotowaniu.
18. Z. Pawlak, W. Urbaniak, A. Gadomski, K.Q. Yusuf, I. O. Afara, A. Oloyede. The
role of lamellate phospholipid bilayers in lubrication of joints. Acta of
Bioengineering
and
Biomechanics
(2012),
14(4),
101-106.
DOI:
10.5277/abb120411. ISSN:1509-409X. Brałem udział w opracowaniu publikacji,
opracowałem otrzymane w badaniach wyniki, brałem udział w dyskusji nad
wnioskami do nich.
19. Z. Pawlak, T. Kałdoński, M. Lisewski, W. Urbaniak, A. Oloyede. The effect
of hexagonal boron nitride additive on the effectiveness of grease-based
lubrication of a steel surface. Industrial Lubrication and Tribology. (2012), 64(2),
84-89. DOI: 10.1016/j.triboint2010.04.002.
ISSN: 0036-8792. Przygotowałem
wyniki badań, zaproponowałem wnioski z ich przeprowadzenia oraz wziąłem udział
w przygotowaniu publikacji.
20. Z. Pawlak, W. Urbaniak, A. Oloyede. The relationship between friction and
wettability in aqueous environment. Wear (2011), 271(9-10), 1745-1749. DOI:
10.1016/j.wear.2010.12.084. ISSN: 0043-1648. Brałem udział w części
realizowanych badań, wykonałem opracowanie wyników oraz uczestniczyłem w
tworzeniu publikacji.
21. O. Sokolow, O. Molhanowa, W. Urbaniak, Methods of assessment of the testtakers Task Quarterly (III 2011). Analiza problemu, udział w tworzeniu publikacji.
22. Z. Pawlak, Z. Figaszewski, A. Gadomski, W. Urbaniak, A. Oloyede. The ultra-low
friction of the articular surface is pH-dependent and is built on a hydrophobic
underlay including a hypothesis on joint lubrication mechanism. Tribology
International (2010), 43(9), 1719-1725. DOI: 10.1016/j.triboint2010.04.002. ISSN:
0301-679X. Brałem udział w opracowaniu koncepcji badań, opracowałem część
wyników badań. Brałem udział w przygotowaniu publikacji.
23. Z. Pawlak, J. Jurvelin, W. Urbaniak. Biotribochemistry of the lubrication of
natural joints. Tribologia (2010), 5, 131-141. ISSN: 0208-7774. Brałem udział w
części zrealizowanych badań, opracowaniu wyników oraz ich publikacji.
24. Z. Pawlak, T. Kałdoński, W. Urbaniak. A hexagonal boron nitride-based model
of porous bearings with reduced friction and increased load. Proceedings of
the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology
(2010), 224(12), 1247-1253. DOI: 10.1243/13506501JET823. ISSN: 1350-6501.
ISSN: 2041-305X. Brałem udział w doborze badań, ich opracowaniu oraz
przygotowaniu publikacji.
25. Z. Pawlak, W. Urbaniak, T. Kałdoński, M. Styp-Rekowski. Energy conservation
through recycling of used oil. Ecological Engineering (The Journal of Ecosystem
Restoration) (2010), 36(12), 1761-1764. doi:10.1016/j.ecoleng.2010.08.007 ISSN:
0925-8574. Dokonałem przeglądu literatury oraz brałem udział w przygotowaniu
publikacji.
26. G. Śmigielski, R. Dygdała, K. Stefański, W. Urbaniak, D. Lewandowski. Measuring
shock wave parameters durning explosive water-spray production, Proc. of
the 13th National and International Conference "Metrology in Production
Engineering", wyd. Politechnika Poznańska, 2009, 445-450. ISSN 1733-1919.
Brałem udział w badaniach, dyskusji uzyskanych wyników.
26
Podsumowanie dorobku naukowego
27. G. Śmigielski, R. Dygdała, K. Stefański, W. Urbaniak, D. Lewandowski. Water
capsule flight – a theoretical analysis, experimental setup and experimental
verification. Metrology and Measurement Systems, PAN, 2009, 2, 313-322. ISSN
0860-8229. Udział w tworzeniu koncepcji metodyki badawczej oraz przy tworzeniu
publikacji.
28. W. Urbaniak, R. Woźniak. Komputerowe wspomaganie poligrafii - teoria,
praktyka, przegląd oprogramowania. wyd. Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego,
2006, 68 stron. ISBN 978-83-7096-613-3. Dokonałem przegląd dostępnych
rozwiązań, brałem udział w tworzeniu pracy, przeprowadziłem cykl wydawniczy.
29. W. Urbaniak. Rola komunikacji internetowej w procesie aktywizacji społecznej
seniorów (2007), ZN WSG, 5/07. Całość.
30. W. Urbaniak. Aktywizacja życiowa seniorów poprzez wykorzystanie komputera
i Internetu (2004), ZN WSG, 2/04. Całość.
31. W. Urbaniak, J. Żabiński (2000). Zasady zabezpieczenia działań technicznych
pododdziałów artylerii. ZN WSO 14/00. Opracowałem koncepcję pracy oraz
praktycznie wykonałem zadania zabezpieczenia technicznego, brałem udział
dyskusji uzyskanych wyników i wniosków a następnie w tworzeniu publikacji.
32. W. Urbaniak. Wpływ ośrodka zawartego w porach na właściwości wybuchowo
prasowanych proszków metali. ZN WSO 10/97. Całość.
33. W. Urbaniak. Wpływ ośrodka wypełniającego pory zamknięte na procesy
falowe zachodzące w trakcie zagęszczania wybuchowego (1996), ZN WSO
8/96. Całość.
34. R. Trębiński, W. Urbaniak, J. Paszula. Badanie eksperymentalne wpływu
gazowego wypełnienia porów na efekt wybuchowego prasowania proszku
żelaza (1996), Biuletyn WAT 6/96. Przeprowadziłem część badań, obróbkę
wyników.
35. R. Trębiński, W. Urbaniak, J. Paszula. Teoretyczna analiza wpływu gazowego
wypełnienia porów na efekt wybuchowego prasowania proszków (1996),
Biuletyn WAT 6/96. Przeprowadziłem części badań, obróbkę wyników.
3.2
Dane bibliometryczne:
(na dzień 1.09.15)
Ksiązki
Rozdziały
Artykuły z LF
Artykuły inne
Punktacja MNiSW
Index H
Citation
ΣIF
3.3
2
2
14
17
432
4 (WoS), 4 (Scopus), 6 (GoogSchol)
40 (WoS), 48 (Scopus), 79 (GoogSchol)
20,21 na dzień publikacji
Udział w projektach i grantach
Granty naukowe
80003/R/T00/2007/03 Projekt badawczy: „Opracowanie metody wybuchowego
wytwarzania aerozolu wodnego oraz określenie trajektorii lotu kapsuły wodnej, z której
aerozol jest wytwarzany. Rozwiązanie problemów informatycznych i metrologicznych”.
Wykorzystanie opracowanej technologii, zrealizowany w latach 2007 – 2010 –
wykonawca.
27
Podsumowanie dorobku naukowego
82078/2010.02.01 Wniosek o finansowanie projektu badawczego - własny
Biotribochemia smarowania stawów naturalnych: Rola micel fosfolipidowych, wpływ pH
na energię powierzchniową i hydrofobowość stawów” – wykonawca, oceniony
wyróżniająco i bardzo dobrze, sklasyfikowany na 18 pozycji listy rankingowej, jednak
środków nie przydzielono. Zrealizowany w ograniczonym zakresie ze środków
własnych. Wyniki zostały opublikowane.
95407/2010.08.02 Wniosek o finansowanie projektu badawczego –
własny: „Micelarno-lamelarne smarowanie stawów naturalnych: wpływ pH na energię
powierzchniową, hydrofobowość i tarcie, udział micel fosfolipidowych” – wykonawca,
oceniony wyróżniająco i bardzo dobrze, sklasyfikowany na pozycji 51, środków nie
przydzielono, częściowo zrealizowany ze środków własnych.
162691/2011.09.30 Wniosek o finansowanie projektu badawczego z zakresu
badań podstawowych – MAESTRO: „Biotribochemia naturalnej chrząstki stawowej:
regeneracja zamiast wymiany stawu. Innowacyjne podejście do leczenia stawów” –
wykonawca, odrzucony, bo zaplanowana kwota była zbyt mała.
163824/2011 Wniosek o finansowanie projektu badawczego z zakresu badań
podstawowych - MAESTRO: „Biotribochemia naturalnej chrząstki stawowej:
regeneracja zamiast wymiany stawu. Innowacyjne podejście do leczenia stawów” –
wykonawca, odrzucony ze względów formalnych.
179339/2012 Wniosek o finansowanie projektu badawczego z zakresu badań
podstawowych – MAESTRO: „Staw naturalny: model lamelarno-tocznego smarowania
i właściwości powierzchni chrząstki stawowej” - wykonawca, oceniony na 13,5/19
środków nie przydzielono, zrealizowany częściowo ze środków własnych, a wyniki
zostały opublikowane.
Grant uczelniany WSG "Tribochemia lamelarnego smarowania powierzchni
smarem plastycznym z obecnością heksagonalnego azotku boru (h-BN)" na rok
2010/2011 jako wykonawca, zrealizowany.
Grant uczelniany UKW: „Ocena własności wytrzymałościowych łożysk
spiekanych nasycanych substancją smarującą zawierającą heksagonalny azotek boru”
2012/2013, wykonawca, zrealizowany.
Projekty Unijne
Kierowanie opracowaniem wniosku na finansowanie ze środków UE dwóch
specjalności na kierunku mechatronika „Nowe specjalności w mechatronice - rozwój
nowoczesnego kształcenia w WSG, kierowanie realizacją. Projekt nr KSI
POKL.04.01.01-00-333/09, realizowany w latach 2009-2014.
Współudział w opracowaniu wniosku o dofinansowanie projektu POKL „Rozwój
potencjału dydaktycznego Wyższej Szkoły Gospodarki w Bydgoszczy z zakresu
kształcenia
informatyczno-ekonomicznego”,
konkurs
nr
1/POKL/4.1.1/2009,
zrealizowany.
Współudział w opracowaniu wniosku o dofinansowanie projektu POKL
„Program rozwoju kadr przedsiębiorstwa Pojazdy Szynowe PESA S.A”, konkurs
/POKL/8.1.1/2009, zrealizowany.
28
Podsumowanie dorobku naukowego
Współudział w opracowaniu wniosku o dofinansowanie projektu POKL,
„Nowoczesne kompetencje – pracownik jutra już dziś”. POKL/2.1.1/2010/S,
zrealizowany.
3.4
Udział w konferencjach naukowych
- SYSTEMY I TECHNOLOGIE INFORMATYCZNE W GOSPODARCE
I TURYSTYCE - konferencja w WSPiH w Bydgoszczy, 21.10. 2003 r. – referat
nt. „Aktywizacja życiowa seniorów poprzez wykorzystanie komputera
i Internetu”.
- ENVIROMENTAL MECHANICS, METHODS OF COMPUTER SCIENCE,
SIMULATIONS - konferencja w Uniwersytecie im. Ivana Franko we Lwowie
w dniach 25-26.06.2004 r.
- SYSTEMY I TECHNOLOGIE INFORMATYCZNE W GOSPODARCE
TURYSTYCZNEJ I LOGISTYCE - konferencja w WSG w Bydgoszczy, 2021.01. 2005 r. „Rola komunikacji internetowej w procesie aktywizacji społecznej
seniorów”.
- RADIOWE SIECI BEZPRZEWODOWE - KONFERENCJA STUDENTÓW
NAUKOWYCH KÓŁ POMORSKICH UCZELNI WYŻSZYCH, AB, Bydgoszcz,
20.11.2004 – organizator, referat nt. „Urządzenia do bezprzewodowej transmisji
danych”
- IV
MIĘDZYNARODOWA
KONFERENCJA
NAUKOWO-TECHNICZNA.
Metrologia w technikach wytwarzania - Poznań/Żerków 23-24.09.2009.
„Measuring shock wave parameters durning explosive water-spray production”.
- TESTWAREZ - OGÓLNOPOLSKA KONFERENCJA PROGRAMISTÓW
I TESTERÓW OPROGRAMOWANIA „Testerzy studentom” Bydgoszcz 1819.10.2010.
- XXXI NATIONAL TRIBOLOGY CONFERENCE Łagów, Poland, 20-23
September, 2010. “Biotribochemistry of the Lubrication of the Natural Join”t.
- 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON WEAR OF MATERIALS (WOM),
Philadelphia, USA, 3-7 April 2011. “ Relationship Between Friction and
Wettability in Aqueous Environment”.
- XXV MARIAN SMOLUCHOWSKI SYMPOSIUM ON STATISTICAL PHYSICS,
Kraków, Poland, 9-13 September 2012 „Toward a Governing Mechanism of
Nanoscale Articular Cartilage (Physiologic). Lubrication: Smoluchowski-Type
Dynamics in Amphiphile Proton Channels”.
- XXXII NATIONAL TRIBOLOGY CONFERENCE, Kudowa-Zdrój, Poland, 18-21
September 2012. „The Role of Lamellate Phospholipid Bilayers in Lubrication of
Joints”.
- 5TH WORLD TRIBOLOGY CONGRESS WILL BE HELD IN TORINO, ITALY 813 September 2013. „Lamellar-roller-bearing lubrication model on the cartilage
surfach”.
- 18TH CONFERENCE OF CZECH AND SLOVAK PHYSICISTS, Olomouc, Czech
Republic, September 16–19, 2014. „Addressing nanoscale soft-matter problems
by computational physics and physical computation – an example of facilitated
lubrication in a two-surface system with hydrodynamic interlayer”.
- 2015 STLE Annual Meeting & Exhibition, CONTROL ID: 2125628; May 17-21,
2015 Omni Hotel Dallas, Teras „The lamellar – repulsive mechanism of
lubrication of natural joint”.
29
Podsumowanie dorobku naukowego
3.5
Nagrody, wyróżnienia, stypendia
Nagroda Rektora UKW III stopnia za osiągnięcia naukowe w roku 2013.
3.6
Współpraca, doświadczenie naukowe zdobyte za granicą oraz inne
osiągnięcia
Współpraca zagraniczna:
- Tribochemistry Consulting, Salt Lake City, USA – prof. Zenon Pawlak,
- Zaporoski Narodowy Uniwersytet Techniczny, Ukraina – prof. Ighor Orlowski,
- Queensland University of Technology, Australia – prof. Adekunle Oloyede.
Krótkotrwałe pobyty za granicą:
- Uniwersytet Bundeswery w Monachium 22–28.05.1997,
- Uniwersytet Ivana Franki we Lwowie – 20-26.06.2004.
Współpraca z czasopismami:
- Członek kolegium redakcyjnego Elektronika i Elektrotechnika ISSN 1607-6761
Zaporoski Narodowy Uniwersytet Techniczny, Ukraina,
- Recenzent w czasopiśmie – Studies and Materials in Applied Computer Science
ISSN 1689-6300,
- Recenzent w czasopiśmie - Obróbka metalu ISSN 2081-7002,
- Recenzent w czasopiśmie - Tribology International ISSN 0301-679X.
Członek organizacji:
- Polskie Towarzystwo Tribologiczne,
- Polskie Towarzystwo Informatyczne,
- Zespół doradczy przy Prezydencie Miasta Włocławka.
3.7
Działalność dydaktyczna
ilość wypromowanych inżynierów i licencjatów ~ 65,
doświadczenie w prowadzaniu zajęć (alfabetycznie);
- algorytmy i struktury danych,
- analiza ryzyka,
- mechanika techniczna,
- mechanika wybuchu,
- metody programowania,
- ochrona własności intelektualnej,
- podstawy balistyki,
- podstawy eksploatacji,
- podstawy konstrukcji maszyn,
- podstawy tribologii,
- protokoły kryptograficzne,
30
Podsumowanie dorobku naukowego
- sieci komputerowe,
- systemy operacyjne,
- techniki wytwarzania,
- teoria obwodów,
- zabezpieczenie techniczne działań bojowych.
3.8
Działalność administracyjna
doświadczenie w pracy administracyjnej (w szkolnictwie wyższym):
- kierowanie wydziałem planowania i eksploatacji Wyższa Szkoła Oficerska w
Toruniu – 3 lata,
- kierowanie zakładem naukowym Akademia Bydgoska/Uniwersytet Kazimierza
Wielkiego – 8 lat,
- kierowanie studiami podyplomowymi Akademia Bydgoska/Uniwersytet Kazimierza
Wielkiego – 2 lata,
- kierowanie wydziałem technologicznym/technicznym Wyższa Szkoła Gospodarki 3 lata,
- kierowanie Uczelnią Wyższą – rektor Wyższa Szkoła Techniczna – 2 lata,
- opiekun praktyk zawodowych studentów w latach 2006 – 2015.
udział w pracach organów kolegialnych uczelni:
- Senat/Rada Wydziału, komisje uczelniane i wydziałowe Wyższa Szkoła
Oficerska/Akademia Bydgoska/Uniwersytet Kazimierza Wielkiego/Wyższa Szkoła
Gospodarki/Wyższa Szkoła Techniczna,
przygotowanie wniosków oraz uruchomienie studiów na kierunku;
3.9
mechatronika,
inżynieria bezpieczeństwa,
informatyka,
studia podyplomowe.
Działalność w zakresie popularyzacji nauki
Udział w przygotowaniu i przeprowadzeniu XXV Ogólnopolskiej Olimpiady Wiedzy
Elektrycznej i Elektronicznej, przeprowadzonej w dniach 29-30 2001. w Toruniu.
Udział w pracach Bydgoskiego Klastra Przemysłowego w latach 2008 – 2010.
Udział w organizacji Dni Nauki w Bydgoszczy w latach 2006/2007/2008.
Udział w organizacji V Festiwalu Nauki, Kultury i Przedsiębiorczości w roku 2014 we
Włocławku.
Prowadzenie koła naukowego Instytutu Matematyki Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego
w latach 2002-2008.
Przygotowanie i przeprowadzenie konferencji naukowej studentów kół naukowych
pomorskich uczelni wyższych 2004 w Bydgoszczy.
Prowadzenie wykładów otwartych, prelekcji i pokazów dla uczniów szkół średnich (np.
konkurs MIG 2008/2009/2010, spotkania promocyjne), w wielu szkołach średnich oraz
placówkach szkoleniowych w tym w: Bydgoszczy (Centrum Kształcenia Praktycznego,
Zespół Szkół Mechanicznych, Zespół Szkół Technicznych), Grudziądzu (Centrum
31
Podsumowanie dorobku naukowego
Kształcenia Praktycznego, Zespół Szkół Technicznych, Zespół Szkół Mechanicznych),
Toruniu (Centrum Kształcenia Praktycznego, Centrum Edukacji Dorosłych, Zespół
Szkół Mechanicznych i Elektronicznych, Zespół Szkół Technicznych, Zespół Szkół
Samochodowych), Włocławku (Centrum Doskonalenia Nauczycieli, Centrum Edukacji,
Zespół Szkół Technicznych, Zespół Szkół Samochodowych, Zespół Szkół
Budowlanych). Utrzymuję z tymi placówkami stały kontakt.
3.10 Przyszły plan pracy naukowej
Pragnąc kontynuować swoją pracę naukową zdecydowałem się poddać swój
dotychczasowy dorobek naukowy ocenie środowiska akademickiego, występując
z niniejszym wnioskiem o nadanie stopnia doktora habilitowanego.
W dalszej pracy naukowej, kontynuując aktualnie prowadzony kierunek badań,
chciałbym zająć się poszukiwaniem rozwiązań, które pozwolą na opracowanie
technologii naprawy chrząstki stawowej od strony materiałowej. Jednocześnie
chciałbym zająć się zastosowaniem w technice rozwiązań przytoczonych przeze mnie
w badaniach.
32