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
Mohlo by se zdát, že v hustě osídleném území metropole už přírodovědce nic nepřekvapí. Přesto se ukazuje, že i v Praze se stále dají objevit druhy, které dosud nebyly z České republiky známy. Nedávné průzkumy vědců Botanického ústavu AV ČR ve dvou pražských přírodních památkách – v Kalvárii v Motole a Oboře Hvězda – přinesly […]
Tým vědců z Biologického centra Akademie věd ČR přinesl nové zásadní poznatky o tom, jak probíhá první fáze infekce lymské boreliózy těsně po přenosu z klíštěte. Pomocí pokročilé elektronové mikroskopie získali vůbec nejdetailnější pohled na to, jak se bakterie rodu Borrelia dostává z místa klíštěcího kousnutí do cév.   Českobudějovičtí vědci objevili dosud neznámé mechanismy chování […]
Výzkumný tým z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy vedený profesorem Ivanem Čepičkou a jeho doktorským studentem Markem Valtem objevil vzácný a jednobuněčný organismus s unikátní buněčnou stavbou, který nazval Solarion arienae.   Ve studii publikované v prestižním vědeckém časopise Nature vědci ukazují, že tento druh spolu s několika dalšími málo známými liniemi prvoků tvoří novou eukaryotickou superskupinu […]
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 […]
reklama
Historie
Paul Verlaine: Šílenec ztracený v dobrodružství
Průměrnému žákovi pařížského Bonapartova lycea Paulu Verlainovi je pouhých 14 let, když se v jeho životě objeví zcela nové podněty. Patří mezi ně cigarety a alkohol, ale také básně Charlese Baudelaira.   To vše nasává s náruživostí sobě vlastní. Sám začíná s psaním veršů, které ho jednou zařadí mezi špičku generace nekonformních, takzvaně prokletých básníků.   Rok […]
Vznikla mikrovlnka díky čokoládě?
Technik s údivem strčí ruku do kapsy a vytáhne ji umazanou od rozteklé čokolády. Jak se mohla tak najednou rozpustit? Ještě pár minut potrvá, než mu dojde, že právě objevil princip jednoho z dnes naprosto samozřejmých kuchyňských spotřebičů.   Už v roce 1924 popisuje profesor Univerzity Karlovy August Žáček (1886–1961) princip oscilace magnetronu, elektronky generující mikrovlnné záření. Celá […]
Vytvořil Pisano po skandálu své vrcholné dílo?
Farář Arnold svůj chrám Sant´Andrea v toskánském městě Pistoia průběžně zvelebuje. Po výměně hlavního oltáře a stavebních úpravách kněžiště zatouží po nové kazatelně. Shodou náhod pro tuto zakázku získá mistra Giovanniho Pisana. Fakt, že věhlasný gotický sochař a architekt nedávno neodvedl zrovna nejlepší práci v Sieně, mu nevadí…   Řemeslu se vyučil v dílně svého […]
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 […]
Zajímavosti
Epos o Gilgamešovi: Nejstarší dílo světové literatury
Zatímco v Evropě se naši předci mlátí po hlavách kamennými sekeromlaty a bronz je považován za vzácnou novotu, v oblasti Mezopotámie vyrůstá první civilizace. Někdy kolem roku 3800 př. n. l. přicházejí Sumerové – první, kterou známe jménem. Zakládá v povodí řek Eufrat a Tigrid první městské státy.   Podle legend jim vládne jistý Gilgameš, […]
Cullinan: Největší diamant světa poslali poštou!
Vznikl pravděpodobně v hloubce kolem 500 km, k povrchu se dostal před 1,18 miliardy let a člověk ho poprvé spatří 26. ledna 1905. Má namodralý odstín a k tomu malou vzduchovou kapsu, která při správném natočení „hází“ duhová prasátka.   Toho dne, 6 metrů pod zemí, zahlédne při běžné inspekci v šachtě jihoafrického dolu Premier […]
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 […]
Záhady a napětí
Mýty opředená mandragora: Léčivý kořen s magickou mocí?
Mandragora je tajemstvími opředená rostlina, která se od pradávna používá k magickým obřadům. Mluví o ní Shakespeare i kniha Genesis. V jaké souvislosti? Čím je „ďáblova panenka“ tak přitažlivě záhadná? Může opravdu růst jen pod šibenicemi z moči a semene oběšenců?   I kouzelník Harry Potter z fantasy románů britské spisovatelky J. K. Rowlingové (*1965) […]
Zvláštní prohlášení amerického kongresmana: Co se skrývá v hlubinách oceánů?
Americký kongresman Tim Burchett na neobvyklé nahrávce v září 2025 prohlašuje, že Zemi obývají záhadné bytosti, které se vynořují z oceánu. Od námořního personálu má prý informace o několika hlubokých vodních oblastech, kde dochází ke zvýšenému pozorování neznámých entit.   Na podzim roku 2025 se na sociálních sítích i zpravodajskými kanály šíří zhruba minutu dlouhé […]
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 […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Záhada Staroměstského orloje: Skutečně mistra Hanuše oslepili?
enigmaplus.cz
Záhada Staroměstského orloje: Skutečně mistra Hanuše oslepili?
Na Staroměstském náměstí se shromažďují davy, hodiny odbíjejí a apoštolové se dávají do pohybu. Pražský orloj tiká už více než šest století a spolu s ním i jedna z největších českých legend. Kdo ho sk
Proč přejít na peletový gril, když už máte uhlí nebo plyn
21stoleti.cz
Proč přejít na peletový gril, když už máte uhlí nebo plyn
Grilování na peletovém grilu je už od 80. let moderní kompromis, který v praxi často překvapí i zaryté „uhlíře“ a fanoušky plynu. Uhlí umí chuť, ale vyžaduje čas, pozornost a přináší s sebou i riziko
Ukrývá se hrob Alexandra Velikého v Řecku?
historyplus.cz
Ukrývá se hrob Alexandra Velikého v Řecku?
„Hrob Alexandra Makedonského konečně objeven!“ Zprávy v takovém znění zaplaví svět záhy poté, co se archeologům podaří na severu Řecka objevit vstup do nebývale rozsáhlé podzemní hrobky. Nejen stářím odpovídá době známého dobyvatele, ale i její výzdoba jasně naznačuje, že v ní musel být pochován někdo významný. Kromě soch sfing v ní nacházejí i lidské
Manžel Patrasové se vrátil k milence!
nasehvezdy.cz
Manžel Patrasové se vrátil k milence!
Nový rok pro herečku Dagmar Patrasovou (69) nezačal nejšťastněji. Alespoň podle toho, co se povídá. Její manžel, hudebník Felix Slováček (82), to má už nějaký pátek opět táhnout s výtvarnicí Lucií Ge
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
Kamarádka mě chtěla provdat!
skutecnepribehy.cz
Kamarádka mě chtěla provdat!
Jen malou chvíli jsem se domnívala, že to se mnou myslí dobře. Opak byl pravdou! Snažila se mě provdat, protože žárlila na mě a svého manžela! Moje kamarádka byla pěkné kvítko. Svému muži byla nevěrná ještě před svatbou a nijak ji to netrápilo. Prý to dělá pro upevnění vztahu, protože jinak by to nevydržela. Ten její Martin nebyl
Lázně Libverda: místo, kde znovu načerpáte síly
epochanacestach.cz
Lázně Libverda: místo, kde znovu načerpáte síly
Nejenže se tu lidé vyléčí. Prostředí Lázní Libverda vás také přímo nastartuje pro nový a aktivní život. Jsou dokonalým rájem i pro vyznavače turistiky i běžek. Vlastně se není čemu divit. Městečko leží totiž v malebném podhůří Jizerských hor, na pomezí Čech, Německa a Polska. V zimním období to přímo láká k tomu, nazout si běžky nebo sněžnice a vyrazit do
Propíchnout, nebo nastřelit?
panidomu.cz
Propíchnout, nebo nastřelit?
Náušnice sice nosíte od malička, ale chcete mít ucho ještě zdobnější. Nebo se nyní odhodláváte nechat si dírky konečně udělat. Kam se tedy obrátit?   Vyvarujte se domácí akci, i když vás kamarádka přesvědčuje, kolik uší už propíchla. Že stačí namočit jehlu do vodky a jde se na věc. Tak do toho se určitě nepouštějte
Katar: Kde se moře dotýká pouště
iluxus.cz
Katar: Kde se moře dotýká pouště
Katar není jen jednou „destinací Perského zálivu“. Je to země kontrastů, které spolu harmonicky souzní. Místo, kde se během několika málo dní setkávají poušť a moře, světová architektura a živé tradic
Muffiny s rajčaty a mozzarellou
tisicereceptu.cz
Muffiny s rajčaty a mozzarellou
Slané bábovičky v papírovém košíčku, tedy muffiny, si hned zamilujete. Dejte si je jako svačinku nebo jimi pohostíte návštěvu. Potřebujete 375 g hladké mouky 1 kypřicí prášek 200 g sušených ra
Když chcete zdravější grilování, ale nechcete se vzdát chuti
epochaplus.cz
Když chcete zdravější grilování, ale nechcete se vzdát chuti
Peletový gril je už od 80. let chytrý kompromis mezi „poctivým ohněm“ a moderní kontrolou. Uhlí umí skvělou chuť, jenže často vyžaduje čas, hlídání a snadno sklouzne k přepálení. Plyn je pohodlný, ale chuťově bývá nevýrazný, protože mu chybí přirozené aroma dřeva. Peletový gril z obou světů bere to nejlepší: nastavíte teplotu, gril ji drží
Okurkový salát s jogurtem
nejsemsama.cz
Okurkový salát s jogurtem
Okurky doplní tělu chybějící sodík a mohou zahnat i žaludeční nevolnost, kvalitní jogurt zase pohladí naše střeva. Tento svěží salát vám nastartuje den. Potřebujete: ✿ 2 salátové okurky ✿ 1/2 červené cibule ✿ 2 stroužky česneku ✿ 300 ml řeckého jogurtu ✿ 2 lžíce olivového oleje ✿ 2 lžíce vinného octa ✿ trochu kopru ✿ sůl, pepř ✿ cukr 1. Okurky oloupejte a podélně
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