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
Mezinárodní tým vedený antropology z Univerzity Karlovy provedl výzkum, který přináší první přímá fyziologická měření během tzv. vytrvalostního lovu, prastaré lovecké strategie, při níž člověk uštve kořist pěším pronásledováním. Výsledky, publikované v časopise Journal of Human Evolution, ukazují, že tato forma lovu je energeticky výhodná a zvládnutelná i pro moderního, neaklimatizovaného člověka. Vytrvalostní lov je […]
V pátek držíte v ruce lamí ohlávku, a přemýšlíte, kdo tu vlastně vede koho. V sobotu vás vyplaší čerti-krampusáci, rakouská specialita na profesionální strašení dětí i dospělých. A v neděli cestou do Česka žasnete nad nejdelším železničním tunelem Rakouska. Mezitím přemýšlíte, jak se rodí dokonalý lyžařský oblouk a jak úžasná je vlastně fyzika v pohybu.   Cesta […]
Věděli jste, že při tetování nezanecháváte stopu jen na kůži, ale také na imunitním systému? Průlomová mezinárodní studie, na níž se podíleli i vědci z Biologického centra Akademie věd ČR, ukazuje, že běžně používané tetovací pigmenty mají vliv na imunitu, vyvolávají zánět a mohou snižovat účinnost některých vakcín. Hned po aplikaci se barviva rychle šíří […]
Mykologové z Botanického ústavu Akademie věd ČR a spolupracujících institucí popsali pozoruhodný případ, který dokládá, že i dobře spravované veřejné sbírky mikroorganismů mohou ukrývat systematické omyly. Studie, publikovaná v prestižním mezinárodním časopise IMA Fungus, odhalila, že sedm kmenů uložených v mezinárodní sbírce pod stejným druhovým názvem představuje ve skutečnosti sedm geneticky i morfologicky odlišných druhů […]
reklama
Historie
Architektovi cestu ke králi otevřela metresa
Francouzský král Ludvík XIV. už ztrácí trpělivost. Stavba Invalidovny pro válečné veterány se vleče a návrhy na zdejší kapli se mu pranic nelíbí. Naštěstí má ministr války markýz de Louvois v rukávu ještě eso – architekta Julese Hardouina-Mansarta.   Jeho prastrýcem je slavný francouzský architekt Francois Mansart (1598–1666), který Julese Hardouina (1646–1708) zasvěcuje do tajů […]
Unikátní minaret: Vystoupat na jeho vrchol chce odvahu
Za vlády Abbásovců zažívá islámský svět svůj zlatý věk. Chalífa al-Mutawakkil je nejen zbožný a tolerantní vůči jiným náboženstvím, ale podporuje také umění, vzdělanost, a hlavně architekturu.   Ačkoli se hlavní metropolí dynastie Abbásovců, odvozující svůj původ od Mohamedova strýce al-Abbáse (566–653), stává Bagdád (dnes v Iráku), chalífa al-Mutawakkil (822–861) věnuje svou pozornost městu Sámarrá, […]
Havlíček pokládal Brixen za hnízdo hlupáků
Je to nepříjemné probuzení. Havlíček otevře oči, ale u jeho postele nestojí ani manželka Julie, ani bratr František, nýbrž pražský vrchní komisař Franz Dedera, okresní hejtman Ferdinand Voith a četník s ručnicí.   Karel Havlíček Borovský (1821–1856) je rozespalý, dlouho do noci psal, teprve před chvílí si šel lehnout. Přesto vstane, oblékne si župan a se […]
Největší cirkus světa nadchl Čechy
V cirkusovém stanu, dlouhém 180 metrů, člověk neví, kam upřít zrak dřív. Jsou tu tři manéže, dvě jeviště i 400 metrů dlouhá okružní dráha, stěny lemují klece zvěřinců a pod kopulí se lesknou hrazdy artistů.   Na počátku 20. století je to už 20 let, co se ve Spojených státech zrodil největší cirkus světa Barnum & […]
Zajímavosti
Kolos Vasa vydrží na hladině jen pár hodin
Z přístavu vyplouvá majestátní loď jménem Vasa. Její stěžně jsou vyšší než kostelní věž. Den je klidný, svítí slunce, vane mírný vítr. Ze dvou dělových palub zazní slavnostní salva a dav na břehu jásá. Tak nádhernou a velikou loď svět ještě neviděl!   Švédský král Gustav II. Adolf (1594–1632) se připravuje na třicetiletou válku, ale už […]
Bavlna: Jak si bílé chmýří podmanilo svět
Bavlna je v našich životech doslova všudypřítomná. Najdeme ji v oděvech, ručnících i bytovém textilu. A dokonce také v produktech určených pro zdravotnictví nebo osobní hygienu! Zmínky o ní jsou zapsány už v dávných historických kronikách.   Pokud se ptáme, jak to bylo s její domestikací, pak nezačíná na jednom místě. Nezávisle na sobě lidé […]
Řasokoule: Šneci rostlinné říše
Někdo v nich vidí podivuhodné živočichy, další je pro změnu označuje za podvodní mech. Řasokoule jsou však řasy, které do kulovitého tvaru češe sama voda!   Po dně se povalují celá staletí, vědci si jich všimnou začátkem 19. století. Rakouský botanik Anton E. Sauter (1800–1881) zahlédne a popíše zvláštní rostlinu, kterou spatří v jezeře Zell. […]
Mount Mihara: Sopka sebevrahů!
Bez své lásky nedokáže žít a věří, že když skočí, žár ji okamžitě promění a ona bude stoupat k nebi jako dým. Nezůstane v tom sama. Její příběh se totiž zaryje do japonských dějin a vyvolá vlnu následovníků.   Všechno začne v roce 1933, kdy se jednadvacetiletá studentka tokijské Praktické dívčí školy Kijoko Macumoto zamiluje […]
Záhady a napětí
Strašidelný dům Woolton Hall: Sídlo duchů zachvátil požár, zastaví to paranormální jevy?
Parapsychologové a průzkumníci opuštěných objektů po návštěvě chátrajícího sídla Woolton Hall často prohlašují, že je to jedno z nejstrašidelnějších míst, jaká kdy spatřili. V posledních letech dům navíc dvakrát vyhořel, čímž se stává také velmi nebezpečným pro případné další návštěvníky. Mohl by požár ovlivnit i zdejší duchy?   Sídlo Woolton Hall v anglickém Liverpoolu z […]
Podivné zmizení Williama Roache: Stojí za ním kletba?
Na Nový rok 1993 se v australském městě Armidale v Novém Jižním Walesu beze stopy ztrácí pětadvacetiletý student William „Bill“ Roach. Nikdy se nenajde ani jeho tělo, ani věci, které měl u sebe. Zatímco policie uvažuje o sebevraždě, blízcí mají jasno: může za to kletba čarodějnic! Co se se studentem stalo? A proč to nevíme […]
Asteroid, který měl šanci zasáhnout Zemi, by mohl narazit do Měsíce
V roce 2025 svět obletěla zpráva o nebezpečném asteroidu, který by se již za pár let mohl srazit se Zemí. Později jsou sice výpočty upřesněny a riziko katastrofické srážky se snižuje na zcela nepodstatnou hodnotu, jenže zároveň vyvstává nový problém. Asteroid 2024 YR4 by při průletu v roce 2032 údajně mohl narazit do Měsíce. Máme […]
Poklad templářů na Slovensku? Poznejte tajemství kostela v Ludrové!
Na víko dopadá drobný déšť. Šest mužů nesoucích rakev a oblečených do kroužkové zbroje kráčí pochodovým krokem v čele smutečního průvodu. Bojová vlajka a okraje plášťů zdobených křížem vanou ve větru. Cílem jejich cesty je blízký kamenný kostelík obklopený zdí…   V kostele čeká na rytíře kněz mávající kadidelnicí a otevírající vstup do krypty v blízkosti […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Dlouhý pochod: Otevřel Maovi cestu k vládě nad Čínou?
historyplus.cz
Dlouhý pochod: Otevřel Maovi cestu k vládě nad Čínou?
Porodní bolesti na ni přišly, zrovna když se pohybují v nebezpečné oblasti kolem řeky Čchʼ-Šuej-Che. Její choť Mao Ce-tung se snaží vymanévrovat čínskou Rudou armádu z hrozícího obklíčení vojsky nepřátelského Kuomintangu. Che Cʼ-čen přivádí na svět holčičku. O tom, že by si dítě nechala u sebe, nemůže být řeč. Bůhví, co je ještě na jejich
Kdo ví, co je normální rodina?
skutecnepribehy.cz
Kdo ví, co je normální rodina?
Miluji ticho. V tom tichu jsem si uvědomila, že můj život se nezlomil v jediné chvíli, ale skládal se z drobných pádů, kdy jsem zase dokázala vstát. Nedávno jsem se rozhodla přebrat staré fotky. Chtěla jsem je dát do pořádku, nejen proto, že jsem trochu pedant, a stará alba byla restem, který mě tížil, ale také jsem si chtěla připomenout
Jak si zachovat hezké vlasy za větru a deště
nejsemsama.cz
Jak si zachovat hezké vlasy za větru a deště
Vítr ve vlasech působí romanticky, ale jen při studiovém focení modelek. Raději do špatného počasí udělejme opatření, která naše lokny bezpečně ochrání. Znáte to. Při odchodu z domu si do poslední chvíle upravujete účes před zrcadlem a veškerá paráda je v mžiku pryč, jakmile zafouká vítr, padne mlha nebo se rozprší, a i pod deštníkem si vlasy dělají, co chtějí. Úhledně načesané prameny
Tučňáci žijí i v Africe! Ale jak ještě dlouho?
21stoleti.cz
Tučňáci žijí i v Africe! Ale jak ještě dlouho?
Že se mnozí tučňáci posouvají na hranu vlastního přežití, se ví už delší dobu. Ostatně v roce 2017 na to důrazně upozorňoval vědecký tým pod vedením biologa Richarda Sherleyho z University of Exeter.
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
Stmelil vztah Bouškové a Vydry vyhazov z Prostřeno!?
nasehvezdy.cz
Stmelil vztah Bouškové a Vydry vyhazov z Prostřeno!?
V manželství herečky Jany Bouškové (71) a herce Václava Vydry (69) se snad blýská na lepší časy! Kolem Vydry se poslední dobou točilo až příliš žen. Nejenže se pravidelně vídal s blond kolegyní z P
Svěží citronová marináda
tisicereceptu.cz
Svěží citronová marináda
Pro ty, kdo příliš neholdují ostrým chutím, připravte něco svěžejšího a lehčího – citronovou marinádu. Potřebujete 1 limetku ½ citronu 6 lžic olivového oleje ½ lžíce worcesterské omáčky mlet
Legenda antiky ožívá: Našli vědci ztracenou rostlinu?
enigmaplus.cz
Legenda antiky ožívá: Našli vědci ztracenou rostlinu?
Silfión, rostlina opředená legendami, je zmiňována v antických pramenech Říma, Řecka i Egypta. Starověcí autoři jí připisovali mimořádné účinky, díky nimž si vysloužila pověst zázračné byliny. Ještě
Jak správně navoskovat snowboard – postup krok za krokem
epochaplus.cz
Jak správně navoskovat snowboard – postup krok za krokem
Vytáhli jste snowboard ze skříně a skluznice vypadá jako zašedlá sušenka? Pokud vás na svahu všichni předjíždějí a prkno se na rovinkách zastavuje, je nejvyšší čas provést voskování snowboardu. Dobrou zprávou je, že navoskovat snowboard zvládnete i doma – bez drahého servisu a během jednoho večera. Proč je voskování skluznice tak důležité Čerstvě navoskovaná skluznice
Magazín Top Class opět v srdci české hodinářské scény a partnerem veletrhu SEW 2026
iluxus.cz
Magazín Top Class opět v srdci české hodinářské scény a partnerem veletrhu SEW 2026
Svět hodinek má své rytmy, tradice i své významné svátky — a jedním z nich je bezesporu SEW, nejvýznamnější český veletrh výjimečných hodinek. Po jedenácti ročnících, které přenesly kousky světové hau
Batáty jako zdravá mňamka na talíři
panidomu.cz
Batáty jako zdravá mňamka na talíři
Určitě jste je v některém obchodě už zahlédli. Nevypadají zase tak lákavě, ale možná, že až je vyzkoušíte, tak nebudete litovat. Sladké brambory (povijnice batátová) pocházejí ze Střední Ameriky z oblasti mexického poloostrova Yucatan a ústí Orinoka ve Venezuele a s těmi, které máme tak často na talíři, nemají kromě země původu společného nic. A
Konstantinovy Lázně nabízejí úlevu i odpočinek
epochanacestach.cz
Konstantinovy Lázně nabízejí úlevu i odpočinek
Konstantinovy Lázně uprostřed západočeských lesů jsou možná nenápadné, ale také výjimečné především svou rodinnou atmosférou. Srdce vám zde pookřeje. Patří mezi nejmenší české lázně a rozhodně na tom nechtějí nic měnit. Právě proto tady totiž nikdy nenarazíte na davy lidí a i čas tady ubíhá tak nějak pomaleji a beze stresu. Právě proto jsou Konstantinovy Lázně ideálním místem pro
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