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
Vědci z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu (CARC) představili výsledky přelomového výzkumu v oblasti doplňků stravy. Nově vyvinutý produkt využívá moderní lipozomální technologii, která umožňuje několikanásobně vyšší vstřebatelnost účinných látek v porovnání s běžně dostupnými formami vitamínů a rostlinných extraktů.   Lipozomální forma je zásadní inovací pro celou oblast výživy a funkčních potravin. Umožňuje účinné […]
Laser, který by i jen svým odrazem mohl poškodit zrak, a přesto vznikl jako studentský projekt v rámci výuky. Na Fakultě elektrotechnické ČVUT v Praze se v kurzu Jak vyrobit (téměř) cokoli studenti a studentky učí převádět své nápady ve skutečnost – bez ohledu na to, jestli výsledkem bude užitečný produkt, osobní výzva nebo jednoduše […]
Představte si, že by se rostlina jednou ráno probudila a zjistila, že má svůj genetický manuál celý dvakrát. Přesně to se občas v přírodě stane – a podle nového výzkumu to může být pro druhy vstupenka k větší rozmanitosti, ale i k neviditelnému břemenu mutací.   Duplikace celého genomu je zásadní genetická událost, která zanechává […]
Na mezinárodní přehlídce Paris Air Show předvedla česká firma Radalytica inovativní robotický systém RadalyX, který dokáže zrentgenovat celé letadlo přímo v hangáru. Využívá nejmodernější částicové detektory a dokáže zobrazovat složitou vnitřní strukturu výrobků.   Díky přenosnosti a vysoké mobilitě robotických ramen už tak nemusí majitel vozit stroj do laboratoře ani jej rozebírat či rozřezat. Typickým […]
reklama
Historie
Nejutajenější stavba NDR? Honeckerův bunkr!
Mezi Východem a Západem na konci 70. let minulého století přetrvává velké napětí. V Německé demokratické republice panuje názor, že je jejich země v neustálém ohrožení a NATO může zaútočit v podstatě kdykoliv.   Z toho důvodu východní Němci v letech 1978–1983 vybudují v lesích u Prendenu severovýchodně od Berlína protiatomový kryt, který je dnes […]
Kardinál Richelieu dobýval královu pracovnu
Jeho postavu v rudém plášti zná každý milovník historických románů Alexandra Dumase. Kardinál Richelieu ovládal Francii, tahal za nitky v celé Evropě a byl nedostižným mistrem intrik.   Nebýt křehké tělesné konstituce a chatrného zdraví, nejspíš by Armand-Jean du Plessis, vévoda de Richelieu (†1642), narozený 9. září 1585, kráčel ve stopách svého otce, vysokého důstojníka. I on […]
Stoletý papež zabránil rozpadu církve
V polovině 7. století ve Středomoří vrcholí útoky muslimů. Načas do jejich rukou padne i Sicílie. Jejich nadvláda tam nebude trvat dlouho, ale stačí to, aby z ostrova musela uprchnout většina křesťanských duchovních.   Jedním z nich je i Agatho (577–681), mnich benediktinského kláštera sv. Herma v Palermu. Je mu již téměř 80 let, ale ve svém poslání […]
V Monopolech se hrálo o svobodu
Zajatí britští letci se snaží nedat najevo svou radost. Právě k nim do německého zajateckého tábora doputoval zvláštní dárek – desková hra Monopoly. Nemá jim posloužit jen k ukrácení času. Pomůže jim k útěku.   „Je vaší povinností pokusit se o útěk ze zajetí,“ vtloukali britským vojákům do hlavy při výcviku. Někteří z nich, většinou letci, dostávali za druhé […]
Zajímavosti
Javorový sirup: Tekuté zlato z kmene stromů
Javorový sirup je nejen sladidlo s unikátní chutí, ale také symbol tradice. Tento přírodní produkt je vyráběný především z mízy javoru cukrového, javoru červeného a javoru černého, ale někdy i z dalších druhů tohoto stromu.   Téměř všechna produkce se dnes soustředí do Spojených států amerických a Kanady, kde má výroba tohoto sirupu dlouhou historii. […]
Geniální kráska Hedy Lamarrová
Když Bůh rozdával krásu a inteligenci, u Hedy musel klimbnout, protože jí nadělil dvakrát. Jak jinak si vysvětlit, že vynález, který změnil svět, má na triku nejkrásnější žena své doby?   Ve dvanácti letech vyhraje rodačka z Vídně Hedwig Kieslerová (1914–2000) soutěž krásy, v šestnácti se vetře v Berlíně k filmu jako komparzistka. Rychle upoutá […]
Výrobu skafandrů drží v rukou módní značky!
Na návrat lidí na Měsíc čekáme už přes 50 let. Příprava mise Artemis III, která tam má dopravit posádku poprvé i s ženskou účastí, je však v plném proudu! Se startem se počítá nejdříve v září 2026, už teď ale víme, jaké obleky si s sebou astronauti přibalí na procházky po měsíčním regolitu.   Skafandr […]
Kensingtonský kámen: Byli Vikingové v Americe?
Vikingové dodnes fascinují svým bojovým uměním. Tito dávní Seveřané však byli více než jen hrůzu nahánějící nájezdníci. Zbyly po nich promyšlené obchodní cesty a proslavili se jako úžasní námořníci. Opakovaně se jim podaří přeplout Atlantik a osídlit Grónsko a Island.   Objev záhadného kamene s runovým písmem podpoří domněnky, že Vikingové mohli proniknout ještě dál […]
Záhady a napětí
Populární svíčková magie: Dokáže nám vrátit zdraví?
Hořící svíčka není jen zdrojem světla. Je to nepostradatelný nástroj při magických rituálech. S její pomocí si prý člověk může splnit přání a možná dokonce uzdravit smrtelné nemoci. Co je na tom ale pravdy? Opravdu je svíčka odpovědí na všechny problémy?   Svíčky mají už po celá staletí v magických a ostatně i náboženských rituálech […]
Mumie Lindowského muže: Byl obětován keltským bohům?
Zabit čtyřmi různými způsoby a pohřben v temné bažině. Kdo byl muž, kterého příroda dokonale uchovala po dvě tisíciletí? Rána do hlavy, škrcení, proříznuté hrdlo a nakonec utopení. Tělo Lindowského muže ukrývá tolik otázek, kolik ran utržilo. Co nám keltská minulost skrývá pod vrstvami rašeliny? Byla to vražda, nebo rituál?   Je 24. květen 1984 […]
Zámek Mokrosuky: Rejdiště místních duchů?
Sedm kilometrů od bývalého královského města Sušice se nachází malá obec Mokrosuky…Málokdo však zřejmě ví, že v tomto klidném, poměrně řídce navštěvovaném koutu vesnické Šumavy se nachází několik skutečně strašidelných míst. Pověsti o nich navíc často mají až děsivě realistické jádro…   Zámek Mokrosuky najdeme na místě dávné vodní tvrzi, a to pravděpodobně už od […]
Černá madona z německého Altöttingu: Dokáže převzít jakékoliv trápení?
Uvnitř malebné Kaple milosti v bavorském Altöttingu stojí ikonická soška Černé Madony. Ročně za ní přicházejí miliony věřících, neboť podle místní legendy do sebe dokáže nasáknout bolest, smutek a trápení každého, kdo ji o to požádá. Skutečně její barva odráží právě její zázračné umění?   Soška vysoká asi 66 cm, oblečená v bohatě zdobeném barokním rouchu, pochází […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Fulnecký kostel. Energie pro tělo i duši
epochanacestach.cz
Fulnecký kostel. Energie pro tělo i duši
Město Fulnek v Moravskoslezském kraji se může pochlubit řadou historických památek, ale barokní kostel sv. Josefa mezi nimi zaujímá výjimečné místo. Říká se, že po jeho návštěvě se budete cítit nabití energií jako po hodině jógy! Historie kostela sahá do roku 1668, kdy byl ve Fulneku založen kapucínský klášter. Součástí komplexu je právě i kostel
Co způsobilo výbuch, který svět ještě neviděl?
enigmaplus.cz
Co způsobilo výbuch, který svět ještě neviděl?
Na Rujáně, největším německém ostrově na severu země v Baltském moři, se na konci roku 1944 schyluje k něčemu velkému. Za okamžik se zde má odehrát první atomový výbuch historie. [gallery ids="158
Lakovaná kouzla
panidomu.cz
Lakovaná kouzla
Také máte doma lahvičky laků na nehty, které nepoužíváte? Nevyhazujte je, mohou posloužit k úplně jiným účelům. Tady je několik tipů, k čemu všemu se taková malá lahvička může hodit. * Dekorativní těžítko: Dá se vyrobit velmi snadno. Budete potřebovat jen větší oblázek, širší prázdnou plechovku nebo plechové víko, vodu a lak na nehty. Do plechovky
Výprava Františka Ferdinanda d´Este: V Japonsku se arcivévoda nechal tetovat
historyplus.cz
Výprava Františka Ferdinanda d´Este: V Japonsku se arcivévoda nechal tetovat
Podpalubí lodi Kaiserin Elisabeth je přecpané trofejemi. Nechybí mezi nimi vycpaní tygři, orli ani opice. Námořníci sem přinášejí vypreparované klokany, pštrosy a koaly. Arcivévoda František Ferdinand d´Este se totiž na lodi plaví kolem světa a plní ji ulovenými zvířaty. Záhy mezi ně přibudou veverky, skunkové nebo medvěd grizzly… Arcivévoda František Ferdinand d´Este (1863–1914)
Teplý salát s kuřetem
tisicereceptu.cz
Teplý salát s kuřetem
Ideální jídlo, které stihnete připravit k večeři během chvíle. Zbytek si klidně můžete dát druhý den. Ingredience 4 ks kuřecího masa 1 lžíce olivového oleje sůl pepř 2 ks citronu Citronov
Jennifer Lopez: Jak daleko zajde kvůli bývalému?
nasehvezdy.cz
Jennifer Lopez: Jak daleko zajde kvůli bývalému?
Už nezbývá mnoho a zpěvačka Jennifer Lopez (56) nejspíš spadne na úplné dno. Nejenže rozvod s hercem Benem Affleckem (53) začala rozpitvávat ve svých písních, nyní ve vyřizování účtů s bývalým evide
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
Jak mít lepší náladu bez použití léků?
nejsemsama.cz
Jak mít lepší náladu bez použití léků?
Se začátkem září se často pojí špatná nálada či úzkost, že prosluněné léto už končí. Jak se můžete udržet v psychické pohodě a tyto nepříjemné stavy zahnat? Osvědčeným, i když ne vždy oblíbeným způsobem, jak se zbavit úzkosti a stresu, je pravidelná fyzická aktivita. Důležité je provozovat takový sport, ze kterého budete mít radost. Mohou to být procházky, jízda na
Splní mi někdy mé přání?
skutecnepribehy.cz
Splní mi někdy mé přání?
Když jsme se poznali, byl to akční muž a mně to imponovalo. Horské túry, cyklovýlety, běžky, věděla jsem, že s ním se nudit nebudu. Ataky že ne. Jen jsem tehdy ještě netušila, že jeho „akčnost“ bude jednou totálně určovat celý náš život. Dovolené nevyjímaje, takže u moře si s ním nikdy nelehnu. Ne, že bych byla lenoch Už od
Kamikaze: Kdo byli piloti, kteří se řítili vstříc smrti?
epochaplus.cz
Kamikaze: Kdo byli piloti, kteří se řítili vstříc smrti?
Zvuk japonských letadel řítících se střemhlav k americkým lodím vyvolával u námořníků hrůzu. Nechápali, jak někdo může s takovou ochotou umírat. Považovali je za fanatiky, šílence, blázny. Japonské sebevražedné útoky z doby druhé světové války, známé jako kamikaze, se staly jednou z nejkontroverznějších a nejčastěji mytizovaných kapitol válečného konfliktu. Kdo ale tito piloti skutečně byli
Tokio spustilo mega projekt za 5,8 miliardy dolarů
iluxus.cz
Tokio spustilo mega projekt za 5,8 miliardy dolarů
Tokio se chystá na jednu z nejambicióznějších stavebních proměn své historie. Investice ve výši 5,8 miliardy dolarů přetvoří areál bývalého rybího trhu Tsukiji v ultramoderní čtvrť s celkovou podlažní
Populace australských koal ničí epidemie chlamydií, pomůže očkování?
21stoleti.cz
Populace australských koal ničí epidemie chlamydií, pomůže očkování?
Roztomilý medvídek, který však rozhodně medvědem není, protože se jedná o vačnatce, je národní ikonou Austrálie. Jeho populace se však v posledních desetiletích snižují, ohrožuje je ztráta přirozeného
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