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
Novou metodu umožňující spouštět chemické reakce v živých organismech podle lokální hodnoty pH vyvinul tým vědců z ETH Curych vedený Helmou Wennemers a Athanasiosem Markosem, který působí na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého v Olomouci. Tento postup otevírá cestu k přesnější diagnostice a cílené léčbě nádorů či zánětlivých onemocnění. Výsledky výzkumu zaměřeného na vývoj nové bioorthogonální […]
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 […]
reklama
Historie
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 & […]
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 […]
Zajímavosti
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 […]
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 […]
Záhady a napětí
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 […]
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 […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
S glo vstříc novým technologiím
iluxus.cz
S glo vstříc novým technologiím
Kouř, štiplavý zápach, popel a společenské stigma – to je realita spojená s užíváním klasických cigaret, tak jak ji známe po staletí. Není proto divu, že i v této oblasti hledá moderní věda vhodnější
S mozkem hurá do fitka!
nejsemsama.cz
S mozkem hurá do fitka!
Stejně jako svaly, i mozek je třeba udržovat v dobré kondici. Mozek, který neustále dostává potřebné podněty, je na tom mnohem lépe než mozek člověka, který leží hodiny u televize. Čím mu prospějete? Lidský mozek má rád hravost, a tak mu tuto radost dopřejte. Zaměstnávejte ho cíleně – luštěte křížovky a sudoku, řešte různé hádanky,
Maturitní večírek všechno změnil
skutecnepribehy.cz
Maturitní večírek všechno změnil
Byla jsem zvyklá na učitelky, ale na gymplu jsme měli profesora. Se spolužačkami jsme se shodly, že je to fešák. Nenapadlo mě, že bychom na gymnáziu dostali třídního profesora, chlápka. Byla jsem zvyklá na paní učitelky. Tohle ale žádná paní učitelka nebyla, spíš znepokojivě hezký mladý kluk, který nedávno promoval. Nejen já jsem z něj byla celá pryč. Se spolužačkami
Berlín, Vídeň, Lvov i chuť na kolonie. I Češi měli svou expanzivní politiku
21stoleti.cz
Berlín, Vídeň, Lvov i chuť na kolonie. I Češi měli svou expanzivní politiku
České země zpravidla nepatřily mezi velmoci, které by rozprostíraly moc nad svým okolím. Výjimky z tohoto stavu bychom však v historii našli. Bývaly doby, kdy čeští panovníci ovládali mořské pobřeží n
Dykovi v krizi: Přichází vyvrcholení?
nasehvezdy.cz
Dykovi v krizi: Přichází vyvrcholení?
Situace kolem vztahu Tatiany Dykové (47) se neustále přiostřuje, a dokonce se proslýchá, že Vojtěch Dyk (40) už žije jinde. Kdo udělal za jejich vztahem poslední tečku? Udílení cen Český slavík je
Užiteční rádci: Českému králi Václavovi IV. pomáhaly při panování hvězdy
enigmaplus.cz
Užiteční rádci: Českému králi Václavovi IV. pomáhaly při panování hvězdy
Astrologie na českém královském dvoře existuje, ačkoli naše představy o tehdejších „hvězdopravcích“ bývají dnes spíš podceňované a zkreslené. V období vrcholného a pozdního středověku je astrologie ne
Zrod Vánoc: Když Slunce vítězí nad tmou a lidé hodí společenská pravidla za hlavu
epochaplus.cz
Zrod Vánoc: Když Slunce vítězí nad tmou a lidé hodí společenská pravidla za hlavu
Císař Konstantin I. Veliký vládne Římské říši v době, kdy se křesťanství mění z pronásledované víry v jednu z hlavních náboženských tradic říše. Sám je křesťanům příznivě nakloněn a jeho politika výrazně ovlivňuje formování křesťanského kalendáře, i když nevytváří Vánoce jako takové přímo on. Místo toho se v jeho době objevují první stopy oslav svátků
Babiččin třešňový koláč se skořicovou drobenkou
tisicereceptu.cz
Babiččin třešňový koláč se skořicovou drobenkou
Sladký kynutý koláč plný třešní, ozdobený máslovou skořicovou drobenkou. Suroviny na 20 kusů Na těsto 125 ml vlažného mléka 1 vejce 50 g másla 250 g hladké mouky 50 g cukru 12 g droždí
Vánoční hvězdu přizdobte
panidomu.cz
Vánoční hvězdu přizdobte
Letos můžete zkusit styl „Ledového království“. Nejen klasická červená, ale i bílá vánoční hvězda má totiž úžasné kouzlo. 1) Připravte si skleněnou mísu odpovídajících rozměrů a potřete ji neředěným saponátem na nádobí. Poté na ni postupně přikládejte tyčinky lepidla do tavné pistole a tu je opatrně rozpouštějte. 2) Až vytvoříte dostatečně hustou síť, nechte
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
Karel Koželuh: Fred Astaire tenisu
historyplus.cz
Karel Koželuh: Fred Astaire tenisu
Na naprosto přehledné silnici za Prahou pozdě večer znenadání naráží osobní auto do náklaďáku. Spolu s řidičem právě přichází o život nejvšestrannější český sportovec všech dob. Dobyl svět, ale návrat domů mu štěstí nepřinesl. Ke sportu se Karel Koželuh (1896–1950) dostal už v útlém dětství. Pekařské povolání, které v Praze vykonává jeho otec Josef, by ještě nemohlo být
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