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)
reklama
Související články
Výstava v Moravském zemském muzeu v Brně přináší jedinečný, nezkreslený vhled do života původních obyvatel Peru, Ekvádoru, Kolumbie, Venezuely a Brazílie, kteří se významnou měrou sami podíleli na podobě expozice.   S bohatou kulturou, chápáním přírody, mytologií, kosmologií a výkladem světa etnik jako jsou např. Shuarové, Achuarové, Kofánové, Cashinahuové,Tucanové nebo Yanomamiové, se návštěvníci seznámí prostřednictvím […]
Zoolog Ondřej Mikulka a entomolog Josef Kašák z Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU, Ústavu ochrany lesů a myslivosti, v rámci výzkumu při ohledávání mrtvého bobra nalezli v jeho srsti blecháče bobří, brouky z čeledi lanýžovníkovití.   Pokud bychom uspořádali soutěž o nejpodivnějšího brouka vůbec, tak blecháč by jistě patřil mezi kandidáta na první příčky. Blecháč bobří žije v dospělosti, jak název napovídá, […]
Skupina šestadvaceti nejtalentovanějších mladých vesmírných nadšenců z celé České republiky se po intenzivním půlročním výběrovém řízení konečně vydala na svou „vesmírnou” cestu. V neděli 30. března se měsíce příprav na misi Zero-G, která je jednou z aktivit národního programu Česká cesta do vesmíru, proměnily ve skutečný zážitek   Kadeti a kadetky během beztížného letu zažili na vlastní […]
Sezóna nejnenáviděnějších parazitů se vrací. Už na konci března byla aktivita klíšťat na Moravě, ale také ve východních Čechách na středním stupni.   Klíšťata mohou přenášet nebezpečné nemoci, mezi nejzávažnější patří klíšťová encefalitida, virové onemocnění napadající nervový systém, které může vést k dlouhodobým zdravotním komplikacím.   Nechtěný primát Podle aktuálních dat patří Česká republika dlouhodobě […]
reklama
reklama
Historie
Na Oxfordském slovníku pracoval i šílený vrah
Už v polovině 19. století se londýnští intelektuálové shodnou, že existující anglické slovníky jsou zcela nedostačující. Rozhodnou se proto vytvořit nový, daleko obsáhlejší. Teprve po 22 letech však jejich plán nabere konkrétnější rysy.   Roku 1879 se Filologická společnost konečně domluví s Oxfordským vydavatelstvím na spolupráci. Připravovaný slovník má mít celkem čtyři svazky o 6400 stranách. […]
Sychrov: Galerie Rohanů skrývala překvapení
Stopy Rohanů lze vysledovat až do 10. století, nicméně skutečné slávy se rod dočká o několik staletí později. Svůj vliv ve Francii upevňují až do revoluce, pak se část z nich přesune do českých zemí. Jejich domovem se na více než 100 let stane zámek Sychrov.   S přestavbou Sychrova začne roku 1820 kníže Karel Alain […]
Panenka Barbie nesměla být krásná
Nejslavnější panence světa je 66 let a její cesta na trh byla mimořádně obtížná. Nikdo v úspěch panenky s dospělými tvary nevěřil.   Americká podnikatelka Ruth Handlerová (1916–2002) je spolu se svým manželem Elliotem (1916–2011) spoluvlastnicí nadějně se rozvíjející hračkářské firmy Mattel a přináší do společnosti ženský pohled. Rychle si povšimne, že zatímco autíček, stavebnic a figurek […]
Vlastenec Kinský s Marií Terezií nepohnul
Moderně uvažující politik, který předběhl svou dobu, český vlastenec, zároveň ale temperamentní až prchlivý muž. Takový je Filip Josef Kinský, jeden z nejbližších poradců Marie Terezie.   Pokud jsou k úspěšnému výkonu politické funkce třeba patřičné geny, má Filip Josef Kinský z Vchynic a Tetova (1700–1749) o budoucnost postaráno. Jeho otcem totiž není nikdo jiný než Václav Norbert […]
Zajímavosti
Je libo kořen? Zázračná tapioka zachraňuje životy
Dlouhá fronta se klikatí několik metrů. Ten, kdo už ji vystál, je sladce odměněn a chtivě brčkem usrkává podivnou tekutinu, kterou na dně obohacuje několik malých kuliček. Bubble tea právě dobývá Evropu!   Jak spolu souvisí cévnatá rostlina, kterou bychom našli především v tropických oblastech, a oblíbené pití teenagerů? Odpověď zní: Tapioka!   Šestkrát ročně […]
Potpourri: Květinový záhon v misce
Krásu a vůni květin si už naši předkové chtějí přenést do svých domovů a zachovat ji co nejdéle. A tak vymyslí proceduru, která jim v tom má pomoci.   Na lenošce se rozkošnicky usmívá krásná Madame de Pompadour (1721–1764). Francouzský král Ludvík XV. (1710–1774) rozepne masivní knoflíky kabátce a zhluboka se nadechne. Místností se line […]
Seymour Hersh: Hlídací pes demokracie
Rok 1968. Válka ve Vietnamu eskaluje a Američané mají těžké ztráty. Vietkong je všude, situace je napjatá. Americké velení se všemi silami snaží situaci zvrátit. A s neúspěchy přichází frustrace a s frustrací násilí.   Ale skutečnou podstatu násilí v Americe tuší málokdo. Armáda si informace hlídá. Když novinář Seymour Hersh (*1937) dostane od svého známého zajímavý tip, […]
Řeka Eufrat: Je kolébka civilizace na pokraji zániku?
Před tisíci lety pomůže k rozvoji prvních zemědělských společností na světě a v Bibli je dokonce zmíněn jako jedna ze čtyř řek, které zavlažují zahradu Eden. I dnes jsou na něm závislé miliony lidí. Ale zdá se, že nemusí trvat dlouho a řeka Eufrat zcela vyschne…   Může se to zdát jako ironie osudu i […]
Záhady a napětí
Děsivé vlkodlačí dědictví: Je polský rod Laski prokletý?
Po Evropě kolují temné legendy o lidech, kteří byli odsouzeni k věčnému životu ve vlčí podobě. Někdy však nejde jen o jednotlivce – prokletí prý postihlo celý polský šlechtický rod. Jak tato kletba vznikla a co s ní má společného biskup Stanislav? A je pravda, že poslední z vlkodlaků zemřel na jižní Moravě?   Evropské legendy se […]
Tajemství Kosovy Hory: Poltergeist, kostlivec a místo posledního soudu
Lomozící duch, přízrak na nádvoří, bořící se zdi i záhadný pohanský kámen v nedalekém lese – nenápadný zámek v poklidné středočeské obci skrývá víc, než by se na první pohled mohlo zdát. Místní legendy a svědectví o nadpřirozených jevech naznačují, že tu stále působí neznámé síly. Co se v těchto místech opravdu odehrává?   Na místě zámku […]
Zázrak v Želivě: Zachránil umírajícího kněze sám Bůh?
V 50. letech, v době, kdy v Československu probíhalo pronásledování biskupů, kněžích a dalších duchovních, se odehrál zázrak, který později uznal i papež Jan Pavel II. (1920–2005). V Želivském klášteře se měl ze smrtelné a nevyléčitelné diagnózy záhadně vzpamatovat kněz Jiří Maria Veselý (1908–2004). Skutečně šlo o zázrak?   Oboustranný zápal plic, otrava krve, nádory. To vše jsou diagnózy, […]
Od Bornea po Čínu: Existují bájné krokodýlí žáby?
Hluboko v džunglích Bornea a bažinách Číny se podle svědků ukrývá tvor, který odporuje veškeré logice. Obří žába s krokodýlí hlavou prý zvládne sežrat člověka. Pro domorodce je to pohroma, vědci zůstávají klidní: jsou to tvorové z legend, míní. Jenže svědectví přibývá a kryptozoologové hovoří o možném přežití pravěkého mastodonsaura!   Na severu Bornea, třetího […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Na Maltě už léto začalo
panidomu.cz
Na Maltě už léto začalo
Potřebujete si odpočinout? Zkuste vyrazit na Maltu, hlavní sezóna tu právě začíná, přitom tu ještě není tolik turistů, ale ani není ještě extrémní horko. A tak se dá vyrazit jak obdivovat památky, tak na túru na kole a dokonce si i zaplavat v neuvěřitelně čistém moři. Malta leží pouhých 280 km od severoafrických břehů, čemuž
Pečený květák
nejsemsama.cz
Pečený květák
Takto upečený květák můžete přidat do salátu nebo si na něm pochutnat jen tak s oblíbeným dipem. Hodí se k němu česnekový i rajčatový. Ingredience: ● 1 středně velký květák ● 100 ml olivového oleje ● 1 lžička kari ● sůl ● pepř ● špetka mletého chilli ● 1 lžička mletého koriandru Postup: Květák překrojte na poloviny nebo na silné plátky. Spařte ho vroucí
Zdrženlivá moderna s trochou brutality
rezidenceonline.cz
Zdrženlivá moderna s trochou brutality
Jakmile otevřete dveře, vedoucí do tohoto bytu, doslova ztratíte smysl pro realitu, ohromeni dokonalostí hrou linií, světla a stínu. Jako byste právě vstoupili do malého samostatného světa, plného ticha a harmonie. Nepříliš velký single byt mladého svobodného muže, situovaný do progresivního rezidenčního komplexu ve velmi dynamické ruské metropoli, odráží charakter města a zdůrazňuje vkus a
KARLOVARSKÝ KRAJ: KDE SE RODÍ NEJCHUTNĚJŠÍ KYSELKY?
epochanacestach.cz
KARLOVARSKÝ KRAJ: KDE SE RODÍ NEJCHUTNĚJŠÍ KYSELKY?
V Karlovarském kraji vyvěrají jedinečné minerální prameny, které léčí návštěvníky z celého světa. Jejich největší koncentrace se nachází ve slavném lázeňském trojúhelníku. Pojďme se ale podívat na ty, o kterých se tak často nepíše. Řeč je o kyselkách, které najdete v samém nitru přírody. Při vašich výletech nezapomeňte ochutnat přírodní minerální vody různého složení a
Hrůza v kině – i ve skutečnosti? Některé pavouky bosou nohou nezašlápnete!
enigmaplus.cz
Hrůza v kině – i ve skutečnosti? Některé pavouky bosou nohou nezašlápnete!
Mladá žena si češe vlasy před zrcadlem: „Dneska mi to vážně sluší,“ říká si pro sebe. Náhle jí ale zmrzne úsměv na tváři. Na podlaze totiž spatří pochodujícího malého pavouka. „Huš,“ křikne žena a zaš
Sovětská sonda Kosmos 482 se vrací. Po 50 letech
21stoleti.cz
Sovětská sonda Kosmos 482 se vrací. Po 50 letech
Sovětská sonda Kosmos 482, která byla vypuštěna 31. března 1972 v rámci programu Venera s cílem prozkoumat planetu Venuši, se po více než 50 letech na oběžné dráze chystá na nekontrolovaný návrat do z
Krutá zrada Kuklové od tajného milence?
nasehvezdy.cz
Krutá zrada Kuklové od tajného milence?
Konečně zvítězila nad zákeřnou nemocí a oznámila, že je zcela zdravá. Radostné chvíle Michaely Kuklové (57) však údajně zastínilo zklamání. Přišla o muže, který jí měl být velkou oporou. Půvabná he
Moderní výzkumy: Sam Parnia a příjemné umírání
epochaplus.cz
Moderní výzkumy: Sam Parnia a příjemné umírání
Britský vědec Sam Parnia strávil čtvrt století zkoumáním zážitků blízké smrti a přinesl překvapivé závěry: umírání je často příjemné a klidné. Od teplého světla po setkání s příbuznými – jeho výzkumy naznačují, že smrt nemusí být děsivá. Přečtěte si, co moderní věda odhaluje o „oné straně“. Příjemné pocity Moody ale samozřejmě není jediný a ve
Luminox představuje své dosud nejvíce stealth taktické hodinky
iluxus.cz
Luminox představuje své dosud nejvíce stealth taktické hodinky
Společnost Luminox rozšiřuje svou legendární řadu Navy SEAL 3500 o nové hodinky blackout s inspirací stealth, které jsou vyrobeny výhradně z patentovaného materiálu CARBONOX™. Díky pouzdru, lunetě, a
Je možné, aby takové přátelství skončilo?
skutecnepribehy.cz
Je možné, aby takové přátelství skončilo?
Prošla jsem v práci tvrdou šikanou. Žádný z kolegů, se kterými jsem vždy dobře vycházela, se za mě nepostavil. Dokonce ani Šárka. Na základní škole jsem pracovala ráda do té doby, než mě začal tvrdě šikanovat ředitel. Bylo to naprosto nespravedlivé a všichni to věděli. Chtěl se mě zbavit a přijmout místo mě svou známou, mladou krev. Povídalo se,
6 čínských vynálezů, které změnily svět
historyplus.cz
6 čínských vynálezů, které změnily svět
Ting, vyčerpaná po celodenní dřině, si sedne ke své misce nudlí. S chutí se pouští do jídla. Bez těstovin by na samé výspě Říše středu se svou rodinou nepřežila…   Rychle hotové jídlo v podobě misky nudlí vítězí v čínské kuchyni už po tisíce let. Jeden archeologický objev rozsekne i dlouholetý spor Číňanů s Italy,
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