Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Jak zkřížit pavouka s uhlíkem?

Pavoučí vlákna a uhlíkové nanotrubičky vynikají řadou až neuvěřitelných fyzikálních vlastností, a stávají se proto v dlouhé řadě technologických odvětví stále oblíbenějšími materiály.

Američtí inženýři se svými spolupracovníky ze Španělska a Iráku však nedávno zašli ještě dále. Pokusili se oba materiály spojit, a vytvořit tak supermateriál, který se nabízí pro mnohostranné využití v moderní elektronice.

Pavoukům, nebo alespoň jejich drtivé většině, nadělila příroda nesmírně užitečnou a v přírodě nepříliš obvyklou schopnost.

K nejrůznějším účelům, k nimž vedle chytání kořisti patří například vystýlání hnízda, obalovaní vajíček a spermií, cestování či vábení protějšků, umí jejich snovací bradavky produkovat směs proteinů a dalších látek, které na vzduchu tuhnou v látku zvanou pavoučí hedvábí.

Vědci vedení Američanem Edenem Stevenem nedávno představili unikátní způsob, jak udělat pavoučí hedvábí nejen pevnější, ale také vodivé pro elektrický proud.

10x pevnější než kevlar

Každý jistě někdy viděl pavučinu, jak obalená kapkami rosy svítí v letním ranním slunci. Taková scenérie je jistě úchvatná a potěší srdce každého milovníka přírody.

Bude-li však navíc vybaven alespoň troškou přírodovědecké myšlení, začne mu rychle vrtat hlavou, jak je možné, že tenoučké a jemné pavoučí vlákno takovou zátěž, jakou představuje vysrážená voda, vlastně udrží.

Ranní rosa pochopitelně není jediným testem pevnosti použitého materiálu. Chycená moucha či můra pochopitelně prověří lepkavou past ještě podstatně důkladněji.

Každé vlákno pochopitelně není stejně pevné. Rekordmanem v pevnosti jsou sítě teprve v roce 2009 objeveného madagaskarského křižáka Darwinova (Caerostris darwini).

Jeho lapací zařízení mohou mít celkovou plochu až 3 m2, přičemž délka kotvících vláken může dosahovat až 25 metrů! K takovému úkolu je pochopitelně zapotřebí nesmírné pevnosti.

Vlákna tohoto druhu jsou 10x odolnější proti mechanickému namáhání, než jeden z vůbec nejpevnějších plastů, využívaný např. jako materiál pro neprůstřelné vesty či karosérie vozů formule 1 – kevlar.

I příroda má své nedostatky…

Vraťme se však k představě pavoučí sítě, obalené kapkami rosy. Vlákna, která jsou vodou zatížená, se pod její tíhou pochopitelně prohnou. Prohnou – ale nepřetrhnou. A to je důležité! Může za to pochopitelně jejich neuvěřitelná pružnost, ale i něco navíc.

Vlákna totiž reagují na přítomnost vody tak, že změknou. To je v přírodě pochopitelně nesmírně výhodné. Při vyschnutí sice vlákno opět ztuhne, proměna jeho délky je však již nevratná.

Pro využití tohoto materiálu v lidských technologiích je však taková změna přinejmenším nevítaná.

Další z vlastností, kterou by bylo vhodné vylepšit, je elektrická vodivost. Běžné vlákno je pochopitelně zcela nevodivé. Aby bylo možné aplikovat pavoučí hedvábí v elektronice, musí se tato vlastnost změnit.

Díky takovému vylepšení pavoučího hedvábí by mohla totiž současná elektronika poskočit o další vývojový stupeň kupředu. Na jednu stranu bychom měli k dispozici lehký, pevný a vodivý materiál, na stranu druhou by bylo ušetřeno životní prostředí.

Pavoučí hedvábí se totiž v přírodě bez větších problémů rozloží, a odpadly by tudíž potíže s nežádoucím odpadem.

Námluvy s uhlíkem

Pro lidský důvtip tedy zůstal úkol, jak všechny kýžené vlastnosti spojit do jedné. Za tímto účelem vznikl právě mezinárodní vědecký projekt vedený Edenem Stevenem z univerzity ze Státní floridské univerzity v Tallahassee.

Vědci se rozhodli, že se pokusí spojit vlastnosti pavoučího vlákna s dalším z materiálů, který mají současní inženýři ve velké oblibě – s uhlíkovými nanotrubičkami.

Takové trubičky si můžeme představit jako prakticky dvourozměrný list, vytvořený z uhlíkových atomů, stočený do podoby trubičky o průměru jedné miliardtiny metru (tedy zhruba do stejného průměru, jaký má vlákno DNA).

V tomto uspořádání má uhlík vlastnosti, které u něj jinak nenajdeme. Je např. prakticky 100x pevnější než ocel a také vede elektrický proud. Zkřížit s ním pavoučí vlákna se tedy jeví jako úžasná myšlenka. Takové myšlenky se však většinou dosti špatně realizují.

Stačí kapka vody…

Pro začátek si Eden Steven musel vytvořit dostatečnou zásobu pavoučího vlákna. Nevyužil ta nejsilnější známá vlákna (od již zmíněného madagaskarského křižáka), ale od druhu, který je pro tento účel velmi oblíben, americké nefily kyjonohé (Nephila clavipes).

Poté se však musel vyrovnat s úkolem, jak dostat trubičky na vlákno. Kupodivu stačil poměrně jednoduchý postup: prášek z uhlíkových nanotrubiček elektricky polarizoval. Díky opačnému náboji pak „přiskočily“ na vlákno samy. Ale jak zařídit, aby zůstaly k vláknu připevněny napevno?

Steven se svými spolupracovníky využil další vlastnosti pavoučího vlákna, totiž schopnosti reagovat na přítomnost vody změnou svého tvaru. Kupodivu stačilo několik kapek a oba materiály poměrně snadno zfúzovaly.

Posledník krokem k vytvoření nové materiálu bylo jeho slisování mezi dvěma pláty teflonu.

Materiál pro supermana

Svým úspěchem byli vědci velmi překvapení.

„Původně jsme zkoušeli využít běžné metody, které využívají řady chemikálií a vysokotlaké stlačování,“ popisuje počátky cesty k novému materiálu Eden Steven. Nakonec však byli vědci překvapení, jak byla cesta k cíli snadná. Výsledek byl navíc velmi kvalitní, potažení vlákna bylo totiž velmi komplexní.

Vzniklý materiál předčí své dílčí komponenty prakticky v každém ohledu. Nejenže je elektricky vodivý, ale je také 3x pevnější, než původní vlákno. Elektrická vodivost se navíc udržuje i v situaci, kdy je vlákno nataženo o 50 %.

A využití? V současnosti by mělo být tím nejbližším výroba senzorů, které mají hlídat srdeční činnost. Nový materiál je totiž nejen ohebný a citlivý vůči elektrickému poli, které vyvolává stah svalů, ale tělo jej také dobře snáší. Nechme se překvapit, jaké další výrobky budou následovat.

Zblízka vypadají pavouci vskutku hrozivě. (Foto: JJ Harrison, Wikimedia) Vhodné pavoučí vlákno „dodala“ nefila kyjonohá (Nephila clavipes). (Foto: Charlesjsharp, Wikimedia)
Související články
Vědci z Botanického ústavu AV ČR se podíleli na dvou významných studiích, které byly publikovány v časopisech Science a Science Advances. Tyto studie se zaměřují na vliv atmosférické depozice dusíku na diverzitu bylinného patra lesů v Evropě a Severní Americe. Výsledky výzkumu prokázaly posun rostlinných druhů na západ i pokles diverzity bobovitých rostlin.   Atmosférické […]
Vědci z Botanického ústavu AV ČR, ve spolupráci s dalšími výzkumnými institucemi, odhalili původ mimořádné druhové bohatosti luk v rumunské Transylvánii, které patří mezi nejbohatší na světě. Výzkum, publikovaný v časopise The Holocene, ukázal, že zdrojem této rozmanitosti jsou světlé lesy z doby ledové, ve kterých se mohla vyskytovat řada druhů dnešních luk.   Druhově nejbohatší […]
Největší český výrobce letadel, společnost AERO Vodochody AEROSPACE, pojmenovala svůj nejmodernější cvičný letoun L-39 Skyfox. Název odkazuje na dlouholetou tradici úspěšných československých letounů, jako byly L-29 Delfín nebo L-39 Albatros, a zároveň vystihuje jedinečné vlastnosti nového cvičného stroje.   Aero letoun L-39 Skyfox produkuje v sériové výrobě a letos navíc slaví 105. výročí od založení. Za […]
Diabetes je závažné onemocnění, které neovlivňuje jen hladinu cukru v krvi, ale může způsobit i vážné poškození zraku. Diabetická retinopatie (poškození sítnice oka), jedna z nejčastějších komplikací cukrovky, patří k hlavním příčinám slepoty ve světě.   Avšak moderní technologie přinášejí naději, jak těmto komplikacím předejít. Nový diagnostický nástroj jménem Aireen, založený na umělé inteligenci, umožňuje rychlou […]
reklama
Historie
Nejkrásnější české kašny: Musely se kvůli nim bourat brány?
Dostal zakázku od Českých Budějovic. Hlavní mušli Samsonovy kašny mistr Horn vytesá v kamenolomu u Besednice nedaleko Českého Krumlova. Nádrž má tak velký průměr, že se nevejde ani do jedné z budějovických bran. Radním proto nezbývá než improvizovat…   Kvůli těžbě stříbra má středověká Kutná Hora problém s nedostatkem pitné vody, protože horníci při práci […]
Znali husité jen spěch, hlad a modlení?
Husitský sněm rozhodl o dalším válečném podniku. Každý, kdo s kališníky sympatizuje, se má zapojit. Za ideály husitů tak bojují vznešení páni, nižší šlechticové, měšťané i chudáci. Zatímco dříve byla zemská hotovost svolávána na dobu určitou, se vznikem polních vojsk je tu rázem permanentní armáda.   Šlechta formuje jízdní oddíly těžkooděnců, ale jádrem husitských vojsk […]
Nejzáhadnější rytina všech dob: Lze Melancholii vůbec rozluštit?
Rok 1514 je v životě německého renesančního umělce Albrechta Dürera nesmírně krutý. Umírá mu jeho milovaná matka. „Smutek, který jsem kvůli ní cítil, se nedá ani popsat,“ zaznamenává si tehdy. A pak stvoří Melancholii I, mědiryt zhruba ve formátu A4, který dodnes mate historiky umění.   Podle znalce renesančních umělců Giorgia Vasariho (1511–1574) Dürerova Melancholie […]
Bohuslav Martinů strávil dětství na věži
V těsné blízkosti bytu duní ohlušující věžní zvony. Uloženo v zásuvce prádelníku si tu ale tiše a spokojeně pobrukuje malé dítě, kterému je předurčeno stát se jedním z největších českých hudebních skladatelů v dějinách.   Když 8. prosince 1890, právě ve svátek Panny Marie, vyzvánějí zvony na věži poličského kostela sv. Jakuba, nemohou obyvatelé města o 36 […]
Zajímavosti
Hlasitý spánek nás trápí už tisíce let!
Z ložnice starých Egypťanů se ozývá zvuk motorové pily. Kde ji vzali před 3500 lety? Samozřejmě to není pila, to jen muž hrozivě chrápe! Když ženě dojde trpělivost, vyběhne před dům, utrhne větvičku tymiánu a začne s ní mávat své drahé polovičce kolem nosu. Pomůže to?   Z egyptských lékařských papyrů dobře víme, že noční […]
Chrám, kde vládnou krysy
Indie jako by byla zvířatům zaslíbená. Nesmírné popularity si tu užívají v hinduismus posvátné krávy, kterým lidé nesmí zkřivit ani chlup. Ve státě Rádžastán zase chovají v úctě krysy!   Příběh chrámu, který je pojmenován po hinduistické bohyni Karni Matě, se začíná psát někdy mezi 14. a 16. stoletím. V té době je Karni Mata ještě smrtelnice […]
Hřbitov se zkříženým hnáty: Piráti najdou věčný klid u Madagaskaru!
Ostrov Svaté Marie platí za zapomenutý kout planety. Madagaskarská končina prožívá zlatý věk na přelomu 17. a 18. století, kdy se tamní zátoky stávají výtečným úkrytem pro piráty. Zřídí si tu dokonce i svůj vlastní hřbitov!   O ráji bukanýrů a korzárů se poprvé zmíní anglický pirát Adam Baldridge, který během roku 1691 zvedá kotvy […]
Vzkříšení pratura: Z vyhynulého zvířete se stane poklad
Toto mohutné zvíře s impozantními rohy je zobrazeno na pravěkých jeskynních malbách či petroglyfech a jeho podoba je otisknuta také ve figurkách z doby bronzové…Objevuje se na starověkých egyptských reliéfech a v náboženstvích starověkého Blízkého východu symbolizuje sexuální potenci, sílu i zdatnost.   Jeho rohy se používají jako součást obětních darů, trofeje i nádoby na […]
Záhady a napětí
Talentovaný mrzák Héfaistos
Máme-li si představit pohanského boha, většině z nás nejspíš vytane na mysl urostlá a mocná postava hodna svého božského postavení. Héfaistův případ je však něco úplně jiného. A přesto patří mezi nejoslavovanější bohy antického Řecka.   Na to, že zdaleka ne všechny mytologické příběhy jednotlivých bohů jsou božská rodinná idylka, jsme už poměrně zvyklí. Snad […]
Chavín de Huántar: Hrůzostrašný hukot indiánské věštírny, znamení ze světa bohů?
Chavín, archeologické naleziště v peruánských Andách, dává jméno kultuře, jež se rozvíjí mezi 15. a 5. stoletím př. n. l. Toto místo je významným náboženským a kulturním centrem, které přitahuje lidi z širokého okolí. Chavín je jedním z nejstarších a nejznámějších předkolumbovských nalezišť, proslulé svým uměním a architekturou. Docházelo právě zde k odhalování budoucnosti světa?   […]
Tuhý kořínek vyhynulé šelmy: Mohl v Africe přežít prastarý druh medvěda?
Odskočit si z tuniské pláže do blízkého okolí a natrefit na medvěda? Zní to možná úsměvně, ale medvědi se v této části Afriky hojně vyskytovali, a to ještě relativně nedávno. Medvěd atlaský byl dobře znám například Římanům, kteří tuto šelmu rádi využívali při gladiátorských zápasech. Kam se však tento druh medvěda v proudu času ztratil? Může stále někde […]
Zjevení Panny Marie v Litmanové: Staly se mladé dívky svědky zázraku, nebo obětí klamu?
Že zázraky neexistují? A co když ano? Jeden takový se mohl stát v roce 1990 na sousedním Slovensku. Dvě mladé dívky si tehdy nedaleko obce Litmanové užívaly bezstarostných her, když v tom se jim zjevila samotná Panna Maria Neposkvrněné Čistoty. Od té doby se hora Zvir stala nejmladším poutním místem.   První zjevení se mělo […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Zastřelil se krotitel Dunaje kvůli ženě?
historyplus.cz
Zastřelil se krotitel Dunaje kvůli ženě?
V bratislavských ulicích je už od rána vidět hloučky lidí. Rozčileně gestikulují, vypadají překvapeně. „Opravdu spáchal Lanfranconi sebevraždu? A proč?“ dohadují se o nečekaném osudu úspěšného inženýra, který „zkrotil“ Dunaj. Už dávno nebyl v tehdejším Prešpurku (Bratislavě) cizincem. Enea Grazioso Lanfranconi (1850–1895) se sice narodil do známé majetné rodiny v Lombardii, do Bratislavy se ale přestěhoval s rodiči, když
Podvedl mě v den svatby
skutecnepribehy.cz
Podvedl mě v den svatby
Strávili jsme spolu hezké roky, ale pak se na oslavě mých narozenin opil a přiznal, že mi byl nevěrný už v den naší svatby a potom ještě několikrát! Nemohla jsem uvěřit tomu, co slyším. Můj Josef, a nevěrný? To prostě nebylo možné! Koukala jsem na něho, zda třeba nevyprskne smíchy, jak mě nachytal, ale on ne. Tvářil
Do mise na mapování jižního pólu Měsíce budou zapojení i Češi
21stoleti.cz
Do mise na mapování jižního pólu Měsíce budou zapojení i Češi
Jižní pól Měsíce je centrem zájmu Evropské vesmírné agentury, je totiž plánovaným místem pro přistání další lidské posádky na něm. Povrch jižního měsíčního pólu však ještě nebyl dostatečně detailně pr
Vánoční nákupy u našich sousedů – Střední Evropa
nejsemsama.cz
Vánoční nákupy u našich sousedů – Střední Evropa
Vánoce se blíží a s tím také nákupy dárků. Mnoho Čechů každoročně vyráží do zahraničních měst, která leží jen kousek od hranic. Vybrali jsme pro vás šestici těch nejoblíbenějších. Pasov Velká nákupní centra jsou rovněž v německém Pasově, který leží jen kousek za šumavskými kopci, asi 60 km od našich hranic. Návštěvníci tu nejraději nakupují v obchodních centrech The
Nový design A380 k příležitosti 125. výročí AC Milán
iluxus.cz
Nový design A380 k příležitosti 125. výročí AC Milán
Letecká společnost Emirates a hlavní partner AC Milán, představily odvážnou podobu letounu A380 s výraznými klubovými barvami, které oslavují 125 let existence tohoto ikonického fotbalového klubu.
Teotihuacán: Stojí za zkázou multikulturní válka?
epochanacestach.cz
Teotihuacán: Stojí za zkázou multikulturní válka?
Calzada de los Muertos, Cesta mrtvých, protíná Teotihuacán. Středem města míří 2,5 kilometru dlouhá ulice přímo k posvátné hoře Cerro Gordo. Čtyřicet metrů širokou hlavní třídu lemují významné budovy až k Pyramidě Měsíce, která kopíruje tvar masivu za sebou. Kolem Měsíční pyramidy se nachází dvanáct menších pyramid. Nejspíše sloužily pro praktikování lidských a zvířecích obětí.
Jako táta Hanzlík nepomohl
nasehvezdy.cz
Jako táta Hanzlík nepomohl
S jediným potomkem Jaromír Hanzlík (76) příliš nevycházel. První manželkou Jaromíra Hanzlíka (76) se nestala žádná z jeho krásných kolegyň, ale zdravotní sestřička Jaroslava, kterou si vzal jako d
Cuketové dobroty
panidomu.cz
Cuketové dobroty
Pochází z Itálie a známe ji pod názvem cuketa nebo tykev. Skvěle se z ní připravují polévky, placičky, je výbornou surovinou ke grilování a navíc se hodí do sladkých i slaných koláčů, pomazánek, salátů nebo čalamád. Mladé plody můžete jíst syrové v salátech či s těstovinami. Linguine s cuketovým krémem Budete potřebovat 1 lžíci másla,
Tajemství „vodního tygra“ z Patagonie: Je to fantom z pravěku?
enigmaplus.cz
Tajemství „vodního tygra“ z Patagonie: Je to fantom z pravěku?
Patagonie je rozsáhlým územím na jihu Jižní Ameriky. Je pověstná relativně nedotčenými přírodními krásami. Kryptid, který je však s touto oblastí spojován, není žádné neviňátko škemrající na turistech
Proč americká špionáž angažovala českého radistu Hradeckého?
epochaplus.cz
Proč americká špionáž angažovala českého radistu Hradeckého?
Češi patřili vždy k elitním špionům. Jeden z nich měl dostat šanci zapsat se zajímavým činem do dějin. Na jeho jméno už se ale zapomněla. Pojďme si jeho osud připomenout. Americký diplomat a právník Allen Dulles (1893–1969) se v roce 1942 „stal šéfem americké tajné služby OSS (Office of Strategic Services) v Evropě se sídlem ve švýcarském
Dokonalá rajčatová směs s vejci
tisicereceptu.cz
Dokonalá rajčatová směs s vejci
Tento pokrm je oblíbený hlavně v Izraeli a Tunisku. Lidé si ho dávají ke snídani, ale i k večeři. Ingredience 3 lžíce rajčatového protlaku 1 plechovka loupaných rajčat 1 menší červená cibule
Když si příroda s technikou podají ruce
rezidenceonline.cz
Když si příroda s technikou podají ruce
Složitý svahovitý terén představuje pro architekty pokaždé výzvu. Příkrý sráz komplikuje návrh a vyžaduje důvtipná technická řešení. Výsledkem pak ale může být originální projekt. Jedním z obvyklých řešení je částečné zapuštění budovy do svahu. Čím strmější sráz, tím je tato varianta vhodnější. Mění se potom ale zpravidla tradiční uspořádání vnitřní dispozice domu. Nejinak je tomu
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz