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
Nepoužívané smartphony mohou pomoci snížit množství elektroodpadu i těžbu vzácných kovů…V rámci Mezinárodního dne elektroodpadu na tento aspekt upozorňuje studie Fraunhofer Austria a ukazuje, že jen v českých domácnostech leží 11,3 milionu starých smartphonů plných cenných surovin.   V Evropě se nachází až 642 milionů nevyužívaných smartphonů, z nichž 211 milionů by se po repasování […]
Když vinař vylisuje poslední kapku moštu, zůstane mu hromada zbytků – slupky, semena, stopky. Pro většinu lidí bezcenný odpad, pro vědce z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu (CARC) ale hotový poklad. Z matoliny, jak se této směsi říká, se totiž může stát surovina, která najde cestu do pekáren, kosmetických salónů i do průmyslových dílen. […]
Zápisy do prvních tříd budou nově už od poloviny ledna, tedy zhruba o tři měsíce dříve než v posledních letech. Odborníci si od změny slibují, že se podaří dříve podchytit případné problémy, které děti mohou mít. Rodiče tak s dětmi budou mít více času případné nedostatky dohnat.   Podle lékařky a autorky vzdělávacích knih Jany […]
Středomoří, které je pro většinu Čechů symbolem léta s vyprahlou krajinou, ve skutečnosti skrývá jedno z největších světových přírodních bohatství. Právě zde se nachází domov desítek tisíc rostlinných i živočišných druhů, z nichž mnohé nežijí nikde jinde na světě.   A přestože se traduje, že původním stavem středomořské krajiny byly husté lesy, nová, mimořádně rozsáhlá […]
reklama
Historie
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 & […]
Zbláznil se Josef Václav Sládek po smrti ženy?
Postel je zbrocená krví. „Zavolej lékaře, něco je špatně,“ naléhá mladičká Emílie na manžela Josefa. Ten ji chytne za ruku a utře jí pot z čela. „Neboj se,“ zašeptá. „Maminka taky rodila dlouhé dva dny. A nakonec všechno dobře dopadlo.“   Budoucí literát Josef Václav Sládek (1845–1912) se narodil ve Zbirohu jako nejstarší z pěti dětí do […]
Sikorsky splnil lidem sen o létajícím koberci
I když jeho otec je lékař a psycholog a medicínu absolvuje také jeho matka, od malička je snem kyjevského rodáka Igora Sikorského letectví.   Ve 14 letech k němu doputuje zpráva o tom, jak bratři Wrightové v Americe uskutečnili svůj průkopnický let. „Tohle bude moje budoucnost,“ rozhoduje se definitivně. Po studiích námořní akademie a strojní fakulty […]
Ničil fanatický kazatel Savonarola krásu?
V klášteře San Marco ve Florencii se mačká dav věřících. Fascinovaně přitom hledí na pohublého kněze na kazatelně. „Čiňte pokání za své hříchy, za hanebný a příliš světský způsob života,“ hřímá Savonarola.   Stroze zařízenou místností se rozléhají slova modlitby. Dominikánský kněz Girolamo Savonarola (1452–1498) klečí na zemi, ruce má sepnuté a oči obrácené v sloup. […]
Zajímavosti
Kde leží Nulový ostrov?
Kde se nachází začátek Země? Ač se zdá otázka nesmyslná, odpověď je logická. Tam, kde je naprostá nula. Tedy v místě, kde se protíná nultý poledník s rovníkem! A co tam leží? Přeci Nulový ostrov!   Najděte si to magické místo na mapě. Nula stupňů zeměpisné šířky, nula stupňů zeměpisné délky. Když ale přesně do […]
Neandertálci: Co přispěje k jejich konci?
V létě roku 1856 objeví dělníci z lomu v jeskyni Kleine Feldhofer Grotte v Německu části lidské kostry i podivně vypadající lebku. Tehdy ještě netuší, že jde o naše blízké příbuzné, kteří vyhynuli před asi 40 000 lety. Teď už o nich víme hodně. Ale jedna otázka zůstává: co stojí za jejich zánikem?   Neandertálci […]
Tamarín: Extravagantní primát s dvojčaty na zádech
Velikostí připomínají veverku, bez ocasu může mít 18 až 30 centimetrů, ze zoologického hlediska ale náleží mezi primáty. Po naší planetě běhají dvě desítky různých druhů tamarínů a nad některými zůstává rozum stát.   Trvalé bydliště? Oblast Střední Ameriky až po její jižní kolegyni. Mrštným živočichům svědčí zejména severozápadní Kolumbie a povodí Amazonky. Tamaríni totiž […]
Tajemné příběhy z Černobylu: Varoval před tragédií záhadný tvor?
Příběh havárie v černobylské jaderné elektrárně z noci na 26. dubna 1986 je dobře známý. Při pokusu na 4. reaktoru dojde k jeho přehřátí a následnému výbuchu, který zamoří ovzduší velkým množstvím radioaktivních látek. Ale okolo této události se posléze vytvoří řada legend. Mimořádně děsivá je třeba ta o záhadné bytosti, která dostane jméno Černobylský […]
Záhady a napětí
Případ Mariana Rajchela: Dostával zprávy od démona?
„Ona z toho pekla nevyjde. Je moje. Každý, kdo se za ni bude modlit, zemře.“ Taková slova údajně v roce 2014 obdrží polský kněz Marian Rajchel (?–2021) od jakéhosi démona. Ne ale někde v temné kryptě při seanci nebo ve zlém snu, ale přes mobilní telefon! Přijdou prý skrze dívku, kterou se neúspěšně snaží zbavit posedlosti. Začala s ním […]
Prokletý velmož Půta Švihovský: Proč se jeho duch vracel z hrobu?
Vzdělaný a zcestovalý šlechtic, nejvyšší zemský sudí, ale také krutý a obávaný pán. Údajně neváhal upálit řemeslníky, zazdít nenasytného mnicha a kohokoli vsadit do žaláře. Podle pověstí ho nakonec odnesl čert přímo z ložnice a dodnes jeho duše bloudí po hradních chodbách. Opravdu si takový konec zasloužil?   Půta Švihovský z Rýzmberka (1450–1504) nebyl jen dalším středověkým […]
Dům oběšených panenek: Záhadná expozice, která má šokovat?
Na první pohled klidná zahrada v malé vsi na Vysočině se mění v děsivou galerii. Mezi větvemi stromů se houpou desítky oběšených panenek, některé bez končetin, jiné s rozbitými tvářemi. Není divu, že tohle místo vyvolává otázky: jde o bizarní umělecký záměr, osobní démony majitele, nebo snad temné varování?   Dům, který stojí na okraji […]
Obývá nejděsivější bažiny světa přízrak smrti?
Na jihu Konga se rozprostírá bažinatý labyrint, kam se bojí vstoupit i místní průvodci. Místo obestírá pověst o duších mrtvých, ale také o tvorovi jménem kongamato, jehož jméno se překládá jako přízrak smrti. Co se skrývá v těchto tlejících mokřadech, jen přírodní hrozby, nebo skutečné setkání s nadpřirozenem?   Dusivá vlhkost se snáší na cestovatele, […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Zatmění předurčené zápěstí
iluxus.cz
Zatmění předurčené zápěstí
Ženevská manufaktura Frederique Constant a magazín Time+Tide dokazují, že ze spojení vždy vychází kreativní počiny. Produktově limitovaná novinka rozšíří kolekci Highlife. Konkrétně se jedná o mode
Z vlastnoručního etažéru a malované dózy bude cukroví chutnat ještě lépe
panidomu.cz
Z vlastnoručního etažéru a malované dózy bude cukroví chutnat ještě lépe
Na štědrovečerní tabuli se bude dřevěný etažér vyjímat lépe než cukroví naskládané na talíři. Zkuste si ho letos vyrobit. Křehké druhy cukroví můžete do té doby uložit v plechových dózách, které pomalujete vánočními motivy. Dóza na cukroví Vlastnoručně zdobená dóza s domácím cukrovím může posloužit i jako pěkný dárek.   Budete potřebovat: * plechové dózy * vodou
Věděla jsem, že to bývalo květinářství!
skutecnepribehy.cz
Věděla jsem, že to bývalo květinářství!
Když jsem přijela poprvé do Španělska, cítila jsem se jako doma. Procházela jsem se uličkami, zdály se mi tak známé. Snad z minulého života? Horké sluneční paprsky, jasně modrá obloha, slaná voda a pláže mě vždycky přitahovaly. Procestovala jsem toho opravdu hodně, myslela jsem si, že mě už na cestách v mých padesáti letech nemůže nic překvapit. Přesto
Nejkrásnější adventní trhy Evropy
nejsemsama.cz
Nejkrásnější adventní trhy Evropy
Přinášíme vám ty nejlepší tipy, kam vyrazit na vánoční trhy jen kousek od českých hranic! Vyberte si od těch největších a nejproslulejších, až po méně známé, ale o to malebnější. Na každém z nich na vás dýchne pravý duch Vánoc. Bratislava Udělejte si výlet na vánoční trhy do Bratislavy! Slovenská metropole se tu promění v jeden velký sváteční příběh.Ulice historického centra se rozzáří světýlky,
Šťavnaté rolky na slanině
tisicereceptu.cz
Šťavnaté rolky na slanině
Skvělá letní rychlovka, kterou si oblíbí každý. Dovnitř můžete dát i jiné náplně, výtečný je třeba špenát. Ingredience 6 kuřecích prsou 250 g slaniny 200 g sýra 1 sklenice sušených rajčat gr
Vánoce, které vás překvapí
epochanacestach.cz
Vánoce, které vás překvapí
Kde jsou nejlepší Vánoce? Než odpovíte logicky, že doma, zkuste si přečíst, jak to na Ježíška vypadá po světě. Zázrak Vánoc stojí za to zažít kdekoli. Ať se tam zpívá Tichá noc, nebo Narodil se Kristus Pán… Kanada Ještě před Štědrým dnem pořádají Kanaďané pečicí večírky, kdy příchozí pečou vánoční koláčky „cookies“ dle vlastního receptu. Chodí tu Santa
Zelená žena z Babylonu: Mýtus, který přetrval desetiletí
enigmaplus.cz
Zelená žena z Babylonu: Mýtus, který přetrval desetiletí
Legenda o takzvané „zelené ženě z Babylonu“ patří k nejznámějším neověřeným příběhům archeologie 20. století. Podle rozšířených, avšak nikdy nepotvrzených tvrzení měl britský archeolog Sir Henry Rawli
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
Schwarzenberskou banku vytuneloval její ředitel
historyplus.cz
Schwarzenberskou banku vytuneloval její ředitel
Bankovnictví je prastará záležitost. Už Ježíš v Novém zákoně zvrhává v chrámu stolice lichvářů a vyhání je z posvátného místa. Řád templářů ve středověku buduje bankovní síť, aby mohli poutníci do Svaté země cestovat se směnkou, a nikoli s hotovostí. Florenští bankéři v době renesance rovnou kontrolují finanční toky velké části Evropy…   S 18.
Betonové baterie budou napájet města budoucnosti
21stoleti.cz
Betonové baterie budou napájet města budoucnosti
I v budoucnosti budou města vyžadovat velké množství elektrické energie pro své fungování, a to ideálně z obnovitelných zdrojů. Tuto energii je však třeba někde ukládat. Ve městech budoucnosti by se t
Chytila do své sítě Lewandowská konečně boháče?
nasehvezdy.cz
Chytila do své sítě Lewandowská konečně boháče?
Konečně se život krásky ze seriálu Mladá krev Simony Lewandowské (26) vyvíjí podle jejích představ? Její hvězda nyní sice míří vzhůru, herečka se však svěřila, že není nejspokojenější. Buďto nepřich
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
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