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
Volvo Trucks představuje novou generaci elektrických nákladních vozidel, která výrazně rozšiřuje možnosti bezemisní dopravy. Nové modely přinášejí vyšší výkon, větší flexibilitu i delší dojezd – v případě dálkového tahače až 700 kilometrů na jedno nabití. Automobilka tak reaguje na rostoucí poptávku po elektrifikaci i v segmentu těžké dopravy. Volvo Trucks dlouhodobě patří mezi lídry v […]
Mezinárodní tým vědců publikoval v prestižním časopise Nature Communications studii, která ukazuje, že mozek dětí narozených s rozdílem horní končetiny prochází výraznou reorganizací už v raném věku. Na výzkumu se podíleli také vědci z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze (FEL ČVUT), kteří vyvinuli výpočetní model vysvětlující mechanismus těchto změn.   Studie s názvem Global remapping […]
Náš vnitřní sexuální svět může být klíčem k odhalení našich povahových rysů i náchylnosti k určitým duševním stavům. Nová studie naznačuje, že časté snění o sexu není jen otázkou libida, ale úzce souvisí s neurotičností.   Vědci z Michiganské státní univerzity se rozhodli prozkoumat, co se skrývá za našimi nejtajnějšími představami. V rozsáhlém průzkumu mezi […]
Rakovina plic představuje dlouhodobě jedno z nejobávanějších a nejzákeřnějších onkologických onemocnění. V počátečních stádiích se totiž většinou nijak neprojevuje příznaky, pacienti tak často přicházejí k lékaři až s pokročilým onemocněním.   Zatímco hlavním a nezpochybnitelným rizikovým faktorem zůstává kouření tabáku, nejnovější vědecké poznatky ukazují, že naše plíce mohou ohrozit i prodělané těžké virové infekce. Podle […]
reklama
Historie
Nechal stvořitel Pinocchia svého hrdinu zemřít?
Pohrdne povoláním kněze, je zklamán politikou a sám velkovévoda mu zruší noviny. Pak ale najde smysl života a napíše jednu z nejobdivovanějších dětských knížek na světě.   Dlouho nic nenasvědčuje tomu, že by se z Carla Lorenziniho (1826–1890) z Florencie měla stát světová celebrita. Jeho matka Angiolina pracuje jako švadlena, otec Domenico je kuchař a z Carlových deseti sourozenců […]
Čekal Paganini na pohřeb 26 let?
Vysoký, černě oděný muž s uhrančivýma očima na pódiu opět uchvacuje svou houslovou hrou publikum. „Spolčil se s ďáblem!“ šuškají si diváci. Uvěří tomu i církev, která pak bude zesnulému virtuosovi dlouhá léta upírat křesťanský pohřeb.   Od chvíle, kdy devítileté zázračné dítě jménem Niccolò Paganini (1782–1840) nadchne svou virtuózní hrou na housle publikum janovského Velkého divadla, […]
Změnilo Freudův život stipendium v Paříži?
Dlouhá léta odmítá brát léky proti bolesti. „Musím bádat s čistou hlavou,“ tvrdí. Pak ale nastane chvíle, kdy už nemůže dál, a poslední dávka morfinu je pro něj vysvobozením.   Původ zakladatele psychoanalýzy Sigmunda Freuda (†1939) je vskutku internacionální. Na svět přichází 6. května 1856 v moravském Příboru v německy mluvící rodině původem z polské Haliče. Už v dětství […]
Zaskočila první doktorka kardinála?
Katedrála v italské Padově je narvaná k prasknutí. Kromě pedagogů a studentů zdejší univerzity se tu tísní učenci z dalších významných institucí na Apeninském poloostrově. Všichni napjatě poslouchají zhruba hodinový projev drobné ženy, která v latině řeční na téma Aristotelova díla.   Narodila se do bohaté a urozené benátské rodiny, jejíž příslušníci již po léta […]
Zajímavosti
Panamský průplav: Technický zázrak a hrob tisíců lidí
Propojí dva oceány a ušetří lodím 12 000 km dlouhou plavbu kolem Jižní Ameriky. Cesta k úspěchu je ale draze vyplacena. Stane se sice inženýrským triumfem, ale také masovým hrobem tisíců bezejmenných dělníků.   Panamská šíje odděluje Atlantský a Tichý oceán. Ve svém nejužším místě je necelých 50 km široká. Nápad prokopat ji a ušetřit […]
New Yorku: Od bažin po metropoli, která nikdy nespí
Americká metropole východního pobřeží poskytuje útočiště 8,5 milionu obyvatel. Skromná osada se za více než 400 let transformuje v pulzující velkoměsto.   Klid indiánského života nejprve naruší anglický objevitel Henry Hudson (?1565–1611). Na kalendáři se tehdy skví letopočet 1609. Prim však hrají Holanďané, kteří se záhy usadí na dnešním jihu Manhattanu. Mokřady a lesy vnímají jako […]
Cukr: Zdroj energie, nebo zrádný jed?
Chuť na něco „dobrého“ občas pocítí téměř každý. Naše buňky jsou totiž závislé na energii z cukru, takže vrozená slabost pro sladké má své biologické opodstatnění. Běžný cukr – sacharóza – je však dnes často démonizován jako „bílý jed“. Ale zaslouží si tuto nálepku?   Před tisíci lety lidé získávají cukry hlavně z ovoce, medu […]
Podivuhodné dějiny prodejních automatů: Od svěcené vody po koťátka
Stojí na každém rohu, takže je bereme jako samozřejmost. Jsou pohodlné, jednoduché a navíc tak nějak podvědomě naplňují naši touhu po odměně. Víte ale, že prodejní automaty tu byly dřív, než lidstvo stisklo tlačítko a z časomatu vypadlo 20. století?   První prodejní automat se objeví už v 1. století, kdy ho uvede do provozu […]
Záhady a napětí
Zázrak z jihu Francie: Má voda z prastaré rakve léčivou moc?
V malé francouzské osadě Arles-sur-Tech se nachází kamenný sarkofág, který už po staletí mate poutníky i vědce. Každý den se v něm objevuje jeden až dva litry čisté vody, přestože není napojen na žádný pramen. Věřící ji považují za svatou a připisují jí léčivé účinky. Vědci zase hledají přirozené vysvětlení tohoto podivného jevu. Co se […]
Má pramen Klokočka zázračnou moc?
Ukrytý v lesích mezi Mnichovým Hradištěm a Bělou pod Bezdězem vyvěrá pramen, ke kterému si lidé chodí nejen pro vodu, ale také pro uzdravení. Voda z Klokočky má podle tradice léčivé účinky a už prý vykonala několik zázraků. Přesto nemá statut ani lázeňské lokality, ani nijak vyhledávaného místa. Má opravdu nějaké zvláštní účinky, které opomíjíme?   Místní […]
vý poklad amerického mafiána: Je dodnes ukryt někde v horách?
V amerických horách Catskill se podle legendy skrývá jeden z největších pokladů z dob mafie. Zločinec Dutch Schultz měl před svou smrtí ukrýt miliony dolarů v hotovosti a dluhopisech do speciálního trezoru. Přestože se po něm pátrá už téměř sto let, nikdo ho zatím nenašel. Je skutečný, nebo jde jen o příběh z temného světa […]
Křikloun z amerického White Bluff: Prastarý netvor z hlubin lesa?
V hlubokých lesích amerického Tennessee údajně občas po setmění zazní zvuk, z nějž tuhne krev v žilách. Nejde o vytí vlka ani o křik ptáka, ale o cosi, co prý připomíná pronikavý ženský nářek. Podle více než sto let staré legendy jej vydává bytost přezdívaná Křikloun. Co má být zač a kde se v lese vzala? Zjistěte to společně […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Plevel ovládl váš trávník? Možná děláte tuhle zásadní chybu
rezidenceonline.cz
Plevel ovládl váš trávník? Možná děláte tuhle zásadní chybu
Pokud váš trávník po zimě připomíná spíš flekatý koberec než lákavý zelený porost, není to náhoda. Jaro vždy nemilosrdně odhalí místa, kde plevel využil náskok, který získal ještě před začátkem sezóny. Dobrou zprávou je, že právě teď máte šanci změnit pravidla hry. Když půda volá o pomoc Důvod, proč se plevele na jaře chovají životaschopněji
Vyjádřete svou lásku šperky Aurino
iluxus.cz
Vyjádřete svou lásku šperky Aurino
Darovat šperk znamená předat trvalou hodnotu, která nese hluboký osobní význam. Mezi značkami zlatých klenotů vyniká české Aurino, příznačné precizním řemeslným zpracováním a nadčasovým designem. T
CÍSAŘ KAREL I. V BRANDÝSE NAD LABEM
epochanacestach.cz
CÍSAŘ KAREL I. V BRANDÝSE NAD LABEM
Město Brandýs nad Labem-Stará Boleslav, Modlitební liga císaře Karla za mír mezi národy, Řád sv. Jiří, evropský řád Domu habsbursko-lotrinského, Unie evropských vojensko-historických skupin a Národní technické muzeum Vás zvou na 24. ročník tradiční Audience u císaře Karla I. Audience proběhne v sobotu 16. května v Brandýs nad Labem-Staré Boleslavi. Akci již tradičně zahájíme přivítáním
Tajemná smrt Christophera Case: Zabilo ho prokletí?
enigmaplus.cz
Tajemná smrt Christophera Case: Zabilo ho prokletí?
Ještě v dubnu roku 1991 vede 35letý Američan Christopher Case život, který by mu leckdo mohl závidět. Pracuje jako úspěšný manažer umělců v hudební společnosti se sídlem v Seattlu, vydělává slušné pen
Zlatá rybka nám opravdu splnila přání
skutecnepribehy.cz
Zlatá rybka nám opravdu splnila přání
Náš Honzík si tu zlatou rybičku moc přál a já jsem neměla to srdce mu ji nekoupit. Chodili jsme k akváriu a prosili, ať nám vyplní přání. A ona nás nakonec vyslyšela. Doma jsme skvělá parta, všichni se máme rádi, vládne u nás pohoda, radost a veselá mysl. Jednou, když byl můj vnuk Honzík ještě malý, chodil do třetí třídy, jsme
Baldur von Schirach: Hitler na věrného nohsleda snadno zanevřel
historyplus.cz
Baldur von Schirach: Hitler na věrného nohsleda snadno zanevřel
Získal pro Hitlera výraznou podporu studentů německých univerzit. Pak mu slíbí, že pro něj vybuduje mohutné mládežnické hnutí. Vůdce i tentokrát pochybuje, nicméně Schirach svoje slovo dodrží a Hitlerjugend promění v mocnou nacistickou zbraň. S němčinou se důkladněji seznámí teprve ve svých pěti letech. U nich doma se mluví jen anglicky, protože jeho matka pochází
Pan Tajemný Taťány Kuchařové je profesionální cyklista?
nasehvezdy.cz
Pan Tajemný Taťány Kuchařové je profesionální cyklista?
Krásná Taťána Kuchařová (38) tedy umí překvapit! Své soukromí si bývalá Miss World střeží jako oko v hlavě a s tím i jméno svého přítele. Přiznala, že už je nějaký čas zamilovaná. O koho jde, však o
Hubnutí po 40? Proč už dieta nestačí a jak restartovat tělo v období menopauzy přírodní cestou
panidomu.cz
Hubnutí po 40? Proč už dieta nestačí a jak restartovat tělo v období menopauzy přírodní cestou
Všimla jste si, že i když jíte stále stejně, vaše oblíbené kalhoty jsou v pase čím dál těsnější? Pro mnoho žen po čtyřicítce začíná boj s „neviditelným nepřítelem“ – hormonální nerovnováhou. Staré triky na hubnutí přestávají fungovat a tělo si začíná ukládat tuk tam, kde jsme s ním dříve neměly problém: v oblasti břicha. Proč
Zdravá pomazánka à la krab
tisicereceptu.cz
Zdravá pomazánka à la krab
S ní si doma můžete udělat známé krabí chlebíčky. Suroviny na 4 porce 1 stř. velká cibule pepř 1 citron + citron. šťáva 200 g zakysanky 2 vejce 125 g krabích tyčinek byliny (kopr, petržel,
Kouzlo historických měst v Česku
nejsemsama.cz
Kouzlo historických měst v Česku
Představujeme vám města, která určitě stojí za to navštívit. Najdete v nich výjimečné kulturní památky a zaujmou zajímavou minulostí. Kochejte se, bavte se a poznávejte! Kroměříž Město ve Zlínském kraji je díky významným památkám a neopakovatelné atmosféře jedním z nejnavštěvovanějších u nás. První zmínka o něm je z roku 1110, kdy jej olomoucký biskup Jan získal jako tržní osadu na křižovatce obchodních cest. Díky svému kulturnímu
Horský kozorožec: Rozený akrobat, který se nebojí pádu
epochaplus.cz
Horský kozorožec: Rozený akrobat, který se nebojí pádu
Úzká skalní římsa, pod ní stovky metrů prázdna. Tam, kde by člověk neudělal ani krok, stojí kozorožec naprosto jistě. Bez zaváhání se pohybuje po strmých skalách a balancuje na výstupcích, které jsou sotva patrné. Jak je možné, že se nikdy nesplete? Pro svou jistotu má řadu dobrých důvodů! Kozorožci patří k nejpozoruhodnějším obyvatelům horských oblastí.
Konec jedinečnosti? Divoká zvířata na prahu homogenocénu
21stoleti.cz
Konec jedinečnosti? Divoká zvířata na prahu homogenocénu
Rostlinné i živočišné druhy mizí z povrchu zemského nebývalým tempem, některé odhady naznačují ztrátu až 150 druhů denně. Jimi uprázdněná místa nahrazují všestranné druhy, které prosperují po boku lid
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