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
Spánek je součástí našeho života. Obnovuje tělo i mysl, pomáhá ukládat vzpomínky a udržovat energii. Vědci dnes zkoumají i jednu z nejzajímavějších myšlenek: čištění mozku od toxinů během spánku. Mluvilo se o tom, že mozek v noci „vyplavuje“ odpadní látky, ale nejnovější výzkumy naznačují, že to může být mnohem složitější.   V roce 2012 objevili […]
Mozek epileptika někdy připomíná burzu těsně před krachem. Na první pohled se zdá, že se nic zvláštního neděje. Čísla běží, grafy kolísají, nervové buňky si vyměňují signály v přesně daném rytmu. Jenže pod povrchem se hromadí napětí. Malé výkyvy, které běžný mozek bez potíží ustojí, se postupně sčítají. A pak stačí drobný impuls jako stres, […]
Dvoulitrové srdce s výkonem 204 koní, sebevědomý design a spotřeba, která je tak trochu mañana. Nová Cupra Terramar přichází jako větší a vyzrálejší sourozenec úspěšného Formentoru. Působí drsně jako španělský rarach, ale když přijde na každodenní režim, umí být překvapivě střídmá. Tohle SUV má charisma, výkon i rozum. Terramar je přesně tím autem, které dává […]
Staré stromy, zejména duby, jsou klíčem k zachování přírodní rozmanitosti našich lesů. Poskytují totiž útočiště tisícům vzácných a ohrožených druhů. Právě na jednom z takových stromů se po více než 100 letech podařilo vědcům objevit lesknáčka dubového, jednoho z nejvzácnějších evropských brouků.   Dosud byl  znám z několika ojedinělých, převážně historických nálezů z jižní a […]
reklama
Historie
Jezdili středověcí havíři do štol na pytlích?
Někdy kolem roku 1290 jsou v oblasti dnešní Kutné Hory otevřeny bohaté stříbrné žíly. Rázem se sem sjíždějí lidé ze všech koutů království i z ciziny. Doboví kronikáři hovoří až o 100 000 příchozích, dnešní historikové jsou opatrnější a uvádějí 10 000. Mezi nimi je hodně zkušených havířů.   V počátcích těžby stříbra v Kutné […]
Dlouhá jízda: Barokní unikát lemují 7,5 metru vysoké zdi
Zámek v Děčíně jim patřil přes 300 let. Thun-Hohensteinové původem z jižního Tyrolska mu vtiskli současnou podobu, a to dvěma zásadními přestavbami. Při té první k zámeckému areálu vybudovali novou přístupovou cestu, která je zcela ojedinělou barokní stavbou svého druhu v Čechách.   Na dvoře císaře Leopolda I. (1640–1705) si v průběhu let vydobyl pevné […]
Vyvíjel Bell telefon s uchem mrtvoly?
„Pane Watsone, přijďte sem, prosím,“ telefonuje šéf svému asistentovi do vedlejší místnosti. Na první pohled na tomto hovoru není nic výjimečného. Až na to, že je to úplně první telefonní hovor historie.   Rodák ze skotského Edinburghu Alexander Graham Bell (1847–1922) má mnoho zájmů. Hraje na klavír, studuje jazyky, ale především ho fascinuje věda. Okouzlí […]
Výletní místo se změnilo v tábor smrti
Bělehrad prochází ve 30. letech minulého století výraznou architektonickou proměnou. Jedním ze symbolů modernizace hlavního města tehdejšího Království Jugoslávie má být průmyslové výstaviště Staro Sajmište.   Rozlehlý areál u řeky Sávy je otevřen v září 1937. Podívat se do něj přijdou davy lidí, které mohou obdivovat nazdobené výstavní pavilony či centrální věž s televizním vysílačem. […]
Zajímavosti
Chiang Rai: Oáza plná chrámů
Město v severním cípu Thajska okouzlí na první pohled. Jeho architektonické skvosty, každý s jedinečnou barvou, příběhem a atmosférou, vás zcela pohltí.   Bílý chrám, thajsky Wat Rong Khun, působí jako by byl postavený z porcelánu. Jeho autorem je thajský umělec Chalermchai Kositpipat (*1955). Stavba začala v 90. letech a stále není zcela dokončená. Všechno […]
Tělo zemře, zuby zůstávají: Co nám mohou prozradit!
Po mnoha tvorech, kteří běhali po Zemi před miliony lety, nám zbyl jediný důkaz. Zub! Zuby jsou také často to nejzachovalejší, co najdeme v lidských hrobech z pravěku či starověku. Proč to tak je? A jak toho využít?   Na první pohled se může zdát, že zuby vůbec odolné nejsou. Stačí chvíli nedodržovat základní návyky… […]
Černá skříňka: Co se nahrává v kokpitu?
Je to nenápadná, ale důležitá součást letadla. I když se jí říká černá, ve skutečnosti má tato „skříňka“ úplně jinou barvu. Proč?   Pokud bychom chtěli zjistit, proč se letovému záznamníku říká „černá skříňka“, musíme se vrátit do 30. let minulého století. Tehdy totiž francouzský inženýr François Hussenot (1912–1951) navrhne záznamník vybavený senzory, který zapisuje […]
Tisíciletý smích: Antika plná vtipů
Dávní Řekové sice milují filozofii a hluboké myšlenky, ale také se rádi zasmějí. Dobře dochovaná (a známá) sbírka vtipů totiž pochází z Řecka ze 4. nebo 5. století, tedy z konce starověku, a nese název Filogelos (Milovník smíchu).   Najdeme v ní 265 vtipů různého zaměření a námětů, kde často vystupuje postava scholastika. Někteří badatelé […]
Záhady a napětí
Ovládal tajuplný Cagliostro skutečnou magii?
Je považován za podvodníka, šarlatána a manipulátora. Zároveň je uctíván jako zasvěcenec, mág a nositel prastarého vědění. Sicilan Alessandro Cagliostro patří k záhadným postavám dějin. Čím víc se jej historici snaží zařadit, tím méně se to daří. A čím důrazněji jej oficiální prameny odsuzují, tím vytrvaleji jej esoterické kruhy brání. Kdo tedy je muž známý […]
Záhada prokletého automobilu Phaeton: Proč svým majitelům přinášel smrt?
Automobil Phaeton, do kterého 28. června 1914 usedli následník trůnu František Ferdinand d’Este a jeho manželka Žofie, se stal svědkem jedné z nejtragičtějších událostí 20. století. Kulky, které zasáhly jeho karoserii, změnily historii světa – vedly k první světové válce. A kolem vozu se od té doby šíří temné příběhy o záhadných nehodách a úmrtích jeho […]
Mystický pelyněk chrání, věští a odemyká tajemství
Hořká vůně, stříbrné listy a pověst byliny, která stojí na hranici mezi světy. Pelyněk provází lidstvo od antiky. Slouží jako ochranný talisman, nástroj věštců i brána do neviditelných rovin reality. Je zasvěcen bohyni Artemis, spojován s Lunou a používá se při rituálech očisty, vyvolávání vizí i k posilování intuice.   Co mají společného nizozemský malíř […]
Případ Brunovce: Útočila v obci neviditelná síla?
V tichém domě se ozvalo krátké klepání, jako by někdo neviditelný zkoušel pevnost stěn. Lampa na stole se zachvěla a židle v sousedním pokoji se bez varování převrátila. Domácí pán si právě s úlekem uvědomil, že ve svém bytě není sám – a že to, co se právě probudilo, nepatří do jeho každodenního světa. V […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Roboti součástí našich všedních životů? Jak se k tomu staví Češi?
21stoleti.cz
Roboti součástí našich všedních životů? Jak se k tomu staví Češi?
Může třeba nadávkovat léky nebo monitorovat stav člověka, stiženého vážným chronickým onemocněním. Když na to přijde, klidně si „poklábosí“ s osamělým seniorem. Je to ale něco, co jsou Češi ochotni př
Románek Novákové s trenérem?
nasehvezdy.cz
Románek Novákové s trenérem?
Zatímco muž Sandry Novákové (43) prý rád tráví čas u dobrého jídla nebo na gauči, herečka ze seriálu Ulice se rozhodla na sobě makat. Každou volnou chvíli je teď v posilovně, ale jen kvůli hezké p
Mozek ve spánku uklízí sám sebe: Jak funguje glymfatický systém?
epochaplus.cz
Mozek ve spánku uklízí sám sebe: Jak funguje glymfatický systém?
Když večer usínáme, máme pocit, že tělo jednoduše vypíná. Ve skutečnosti se ale v mozku rozbíhá důležitá noční směna. Zatímco vědomí odpočívá, speciální systém začíná odplavovat odpadní látky, které se během dne nahromadily mezi neurony. Vědci ho nazývají glymfatický systém a bez něj by se mozek postupně doslova zanášel. Během dne mozek pracuje naplno. Nervové
Teror na Istrii: Pronásledoval vesničany upír?
enigmaplus.cz
Teror na Istrii: Pronásledoval vesničany upír?
Vesnice se topí ve tmě. Za zavřenými okenicemi hoří svíčky a lidé se modlí, aby celá ta hrůza už jednou provždy skončila. Někde tam venku je přízrak. Nikdo si nemůže být jistý životem. Kdysi to byl mi
Jarní alergie pod kontrolou
nejsemsama.cz
Jarní alergie pod kontrolou
Jaro sice všichni vítají, ale pro mnohé to znamená začátek úmorného kýchání, slzení a únavy. Začíná sezona jarních alergií. Díky našim postupům ji ale můžete pořádně zkrotit, a někdy také zastavit. Stromy už začaly kvést, určitě už lísky a břízy. Do vzduchu se uvolňují miliony pylových zrn, a bude hůř. Imunitní systém alergika na ně ale reaguje přehnaně a spouští zánětlivou reakci. Výsledkem
Byla jsem až příliš nesmělá
skutecnepribehy.cz
Byla jsem až příliš nesmělá
Do nového kolegy v práci jsem se zakoukala hned první den. Jenže jsem ve vztazích neuměla chodit a bála jsem se ho oslovit… S Danou jsme byly zaměstnané v účtárně jednoho velkého výrobního podniku. Měly jsme dost rozdílnou povahu. Dana žila poměrně pestrým osobním životem a střídala muže v dost rychlém tempu, já jsem byla, co se týkalo navazování známostí, nerozhodná
Honil Platon studenty na přednášky pískáním?
historyplus.cz
Honil Platon studenty na přednášky pískáním?
„Zase pozdě,“ povzdechne si Platon a lehce protočí oči v sloup. Vidí, jak se další ze studentů trousí na jeho přednášku a zdánlivě nenápadně přisedne k hloučku ostatních. „Co jsem to jen chtěl říct?“ zamyslí se filozof. Konečně znovu naváže nit předchozího vyprávění. Každé vyrušení ho hrozně obtěžuje…   Student Alexios se líně protáhne. Sluníčko
Bramboračka podle babičky
tisicereceptu.cz
Bramboračka podle babičky
Co rychle uvařit chutného, protože jsme zapomněli nakoupit? Ideální je bramborová polévka. Infredience 8 brambor 1 mrkev 1 menší petržel 1 cibule ¼ celeru 4 stroužky česneku hrst sušených
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
Oslava ženskosti v podání nové vůně Feragamo
iluxus.cz
Oslava ženskosti v podání nové vůně Feragamo
Úžasnou kolekci vůní Signorina doplňuje nový parfém, Signorina Romantica. Snoubí se v ní okouzlující italská elegance s odstíny růžové barvy, která ztělesňuje novou generaci která, si umí vychutnávat
Když mráz tvoří umění: Ledové štoly v Jáchymově
epochanacestach.cz
Když mráz tvoří umění: Ledové štoly v Jáchymově
V hlubinách jáchymovských dolů vzniká každou zimu neobyčejná podívaná. Mrazivý vzduch a kapající voda zde vytvářejí fascinující ledové útvary připomínající křišťálové sochy. Toto jedinečné „ledové království“ však s příchodem jara rychle mizí – a zůstávají po něm jen fotografie a vzpomínky. Zima dokáže v přírodě vytvářet neuvěřitelné scenérie – a někdy k tomu nepotřebuje ani
Aby při spaní nezlobilo…
panidomu.cz
Aby při spaní nezlobilo…
Jak vybrat správné prostěradlo, z jakého materiálu, má být samoupínací, nebo klasické? A jakou velikost zvolit?   Kvalitu spánku neovlivňuje jen postel a matrace, důležitý je i správný výběr prostěradla. Až si ho půjdete koupit, zaměřte se na čtyři důležité aspekty, podle kterých vybírejte.   Způsob uchycení * Napínací prostěradla: Jsou pohodlná, snadno se s
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