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
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 […]
Až se v březnu 2026 (snad) od startovací rampy Kennedyho kosmického střediska na Floridě odlepí obří raketa SLS se čtyřmi astronauty na palubě, zamíří spolu s nimi k Měsíci i 6 čipů pro měření kosmické radiace dodaných pražskou firmou ADVACAM. České komponenty jsou srdcem systému HERA (Hybrid Electronic Radiation Assessor).   Přístroj vyvinutý NASA má za […]
Český vědecký tým zaujal mimořádný buk albín z Moravského krasu. Metr vysoký strom postrádá chlorofyl a přestože nefotosyntetizuje, roste zhruba 30 let. Odborníci se zaměřili na zdroje, ze kterých strom získává cukry, aby přežil. Výsledky publikovali v časopise Tree Physiology.   Buk na Blanensku nemá jediný zelený list, přitom zelené barvivo v listech je nezbytné […]
Svět módního průmyslu se znovu posouvá směrem k udržitelnosti a inovacím…Americký start-up Galy pracuje na laboratorně pěstované bavlně. Tento krok by podle odborníků mohl představovat jednu z nejzásadnějších změn v produkci textilních materiálů za poslední desetiletí.   „Šetrné hospodaření s přírodními zdroji je v módním průmyslu možné – a platí to i napříč dalšími segmenty. […]
reklama
Historie
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. […]
Král Gustav válel na tenisovém kurtu
„Je tak slaboučký. I vítr by ho odfouknul,“ šuškají si o švédském princi Gustavovi dvořané. Nejstarší syn švédského a norského krále Oskara II. a jeho manželky Žofie Nassavské  síly opravdu moc nepobral.   Jako dítě je hubený a neduživý a musí ho léčit dokonce elektrošoky. O to víc touží být Oskar (1858–1950) zdravý, a proto […]
Zajímavosti
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 […]
Ponorka Titan: Co vedlo k její tragédii?
V hloubce 3800 metrů v Atlantickém oceánu hodují bakterie Halomonas titanicae na vraku nejslavnější lodi historie – parníku Titanic, který klesl do svého ledově temného hrobu 15. dubna 1912. Dne 18. června 2023 se k vraku vydává ponorka Titan…   Stockton Rush (1962–2023) pokrčí rameny: „Jestli chcete jen být v bezpečí, nevylézejte z postele.“ Rush je ředitel americké […]
Příběh švihadla: Proč je nejdřív jenom pro kluky?
Postavy na kresbách v egyptských hrobkách pletou zvláštní provaz z dlouhých stonků. Co to asi bude? Mnozí archeologové jsou přesvědčeni o tom, že švihadlo!   Příběhů o vniku švihadla existuje hned několik. Egypťané mohli pomůcku z bambusu či vinné révy používat už okolo roku 1600 př. n. l. jen tak pro zábavu nebo ke zlepšení […]
Záhady a napětí
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 […]
Zázračná řeka Ganga: Dokáže odplavit lidské hříchy?
Pro více než miliardu hinduistů představuje řeka Ganga posvátnou vodní tepnu, která má moc očistit duši od hříchů a osvobodit od nekonečného koloběhu znovuzrození. Přestože patří mezi nejznečištěnější řeky světa, věřící se v ní koupají, pijí její vodu a tvrdí, že je léčí. Je to pouhá víra, nebo Ganga skutečně skrývá záhadné vlastnosti?   Každoročně […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Jak si zachovat styl i když vyměníte běžné boty za holínky?
iluxus.cz
Jak si zachovat styl i když vyměníte běžné boty za holínky?
Podzimní dny s sebou často přinášejí vytrvalý déšť, bláto a nepříjemný chlad, což značně komplikuje každodenní výběr vhodné obuvi. Mnoho žen se zcela zbytečně obává, že funkční gumové boty nenávra
Africký samuraj ohromil Japonsko
historyplus.cz
Africký samuraj ohromil Japonsko
Nobunaga Oda je moudrý vládce, nenechá se jen tak oblafnout. Přikáže, aby toho svalnatého „obra“ svlékli donaha a vydrhli horkou vodou. Mezitím v duchu přemýšlí, jak toho podvodníka potrestá. Jenže co to?! Cizincova kůže i po tak důkladné koupeli zůstala černá! „Stojí tu snad přede mnou nějaký bůh?“ nestačí se divit Nobunaga…   Narodil se kdesi
Ve hvězdách moje dcera přečetla náš osud
nejsemsama.cz
Ve hvězdách moje dcera přečetla náš osud
Nemohla jsem uvěřit, že horoskopy opravdu fungují, předpovědi mé dcery mě ale přesvědčily. Dnes už naslouchám jejím radám s daleko větším respektem. Stala jsem se pokusným králíčkem své dcery Marty, která se začala věnovat astrologii. Nevím, co ji to tehdy posedlo. Bylo jí necelých třicet, měla roční dcerku a doma se nejspíš na mateřské nudila. Zeť
Zjevení v Medžugorii nám zanechá jasný vzkaz: Uchovejte mír!
enigmaplus.cz
Zjevení v Medžugorii nám zanechá jasný vzkaz: Uchovejte mír!
V 80. letech minulého století světem prolétnou zprávy o zjevení Panny Marie v tehdejší Jugoslávii… [gallery ids="165241,165242,165243"] V 80. letech minulého století světem prolétnou zprávy o zj
Proč máme husí kůži: Evoluční pozůstatek z dob chlupatějších předků
epochaplus.cz
Proč máme husí kůži: Evoluční pozůstatek z dob chlupatějších předků
Husí kůži zná asi každý. Stačí pocit chladu, mráz, strach nebo třeba dojemná hudba a z ničeho nic se vám kůže stáhne a na jejím povrchu se vytvoří malé hrbolky. Vědecky se tomu říká piloerekce nebo pilomotorový reflex, je to automatická reakce našeho těla, kterou neřídíme vědomě. Reflex piloerekce vzniká díky nejmenším svalům na těle,
Až teď ve stáří zní náš dům smíchem
skutecnepribehy.cz
Až teď ve stáří zní náš dům smíchem
Já i manžel jsme vyrůstali jako jedináčci, naše dětství bylo smutné, i když jsme měli kamarády. A proto jsme si přáli mít dětí jako smetí. Dalo by se říct, že moje dětství bylo šťastné. Vlastně i manželovo. Neměli jsme si nač stěžovat. Jako jedináčci jsme měli všechno, co si jen mohly děti v naší době přát. Jen jediné nám osud
Malý Bělohrad – místo, kde se budete cítit jako doma
epochanacestach.cz
Malý Bělohrad – místo, kde se budete cítit jako doma
Nejsou okázalé ani velké. Lázně Bělohrad si ale zakládají na tom, že klientům navodí pocit domova. A i kvůli tomu se sem lidé už zhruba 130 let rádi vracejí. Nejsou tu obří lázeňské koncerty ani velkolepé akce. Dokonce tu nenajdete ani pravou kolonádu. Ne že by tu nebyla. Ale mnoho lidí si jí nevšimne, ani se jí
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
Výroba domácího listového těsta
tisicereceptu.cz
Výroba domácího listového těsta
Těsto vyrobené doma vyjde daleko levněji. Skvěle poslouží při přípravě moučníků, ale lze ho naplnit i slanými směsmi. Výsledná chuť a vůně čistě máslového těsta vás oslní. Suroviny Vodové těsto
Chronická bolest v ramenou udělá ze života peklo
panidomu.cz
Chronická bolest v ramenou udělá ze života peklo
Důvodem bolestí v ramenním pletenci mohou být různé úrazy, či zánětlivé pochody a degenerativní změny.   Vykloubení Náchylnost k poškození spočívá už v samotné konstrukci ramenního kloubu. Ten je ve srovnání s kyčlemi nebo kolenem nápadně mělký, proto právě rameno má největší sklon k vykloubení. Mikroporanění šlach Ramenní kloub obepíná rotátorová manžeta, která udržuje stabilitu
Gigantická mozaika z ALMA odhaluje chemické labyrinty v srdci Galaxie
21stoleti.cz
Gigantická mozaika z ALMA odhaluje chemické labyrinty v srdci Galaxie
Astronomové zveřejnili mimořádně rozsáhlý snímek centrální části Mléčné dráhy, který v bezprecedentním rozlišení ukazuje propletenou síť vláken kosmického plynu. Datový poklad vznikl díky radiotelesko
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