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
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 […]
Středomoří, které je pro většinu Čechů symbolem léta s vyprahlou krajinou, ve skutečnosti skrývá jedno z největších světových přírodních bohatství. Právě zde se nachází domov desítek tisíc rostlinných i živočišných druhů, z nichž mnohé nežijí nikde jinde na světě.   A přestože se traduje, že původním stavem středomořské krajiny byly husté lesy, nová, mimořádně rozsáhlá […]
Český výzkum opět ukázal, že ve světě potravinářské a zemědělské vědy má co nabídnout. Tým odborníků z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu, v. v. i. (CARC) vyvinul revoluční metodu. Ta dokáže během několika minut přesně zjistit, jaké alkaloidy mák obsahuje – a to z pouhých 5 miligramů rostlinného materiálu.   Na pozoruhodném výsledku se […]
reklama
Historie
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 […]
Ničil fanatický kazatel Savonarola krásu?
V klášteře San Marco ve Florencii se mačká dav věřících. Fascinovaně přitom hledí na pohublého kněze na kazatelně. „Čiňte pokání za své hříchy, za hanebný a příliš světský způsob života,“ hřímá Savonarola.   Stroze zařízenou místností se rozléhají slova modlitby. Dominikánský kněz Girolamo Savonarola (1452–1498) klečí na zemi, ruce má sepnuté a oči obrácené v sloup. […]
Luxusní šperk: Pomander voněl, chránil i koketoval
„Libra růžových květů se na noc nechá namočit ve vodě z jeleního pižma,“ začíná slavný francouzský lékař Nostradamus svůj recept na unikátní vonnou směs…Tou se pak naplní pomander, luxusní šperk, který evropskou šlechtu provází po celá staletí.   Zkušený zlatnický mistr se sklání nad svým dílem. Z kousků zlata a stříbra nejprve tvaruje dvě perforované […]
Zajímavosti
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 […]
Tamarín: Extravagantní primát s dvojčaty na zádech
Velikostí připomínají veverku, bez ocasu může mít 18 až 30 centimetrů, ze zoologického hlediska ale náleží mezi primáty. Po naší planetě běhají dvě desítky různých druhů tamarínů a nad některými zůstává rozum stát.   Trvalé bydliště? Oblast Střední Ameriky až po její jižní kolegyni. Mrštným živočichům svědčí zejména severozápadní Kolumbie a povodí Amazonky. Tamaríni totiž […]
Tajemné příběhy z Černobylu: Varoval před tragédií záhadný tvor?
Příběh havárie v černobylské jaderné elektrárně z noci na 26. dubna 1986 je dobře známý. Při pokusu na 4. reaktoru dojde k jeho přehřátí a následnému výbuchu, který zamoří ovzduší velkým množstvím radioaktivních látek. Ale okolo této události se posléze vytvoří řada legend. Mimořádně děsivá je třeba ta o záhadné bytosti, která dostane jméno Černobylský […]
Moderní fobie: Proč nám internet nahání strach?
Rtěnkou zvýrazněná ústa se stáhnou do zlostné grimasy: „Posloucháš mě vůbec?“ Jeho oči se konečně setkají s těmi jejími. Mladík s trochou nervozity položí telefon na stůl. „Co se děje tak důležitého, že nám tím kazíš rande?“ „Nic, já jen tak kouknul, co je novýho…“   Píše se rok 2006, když Američan Aza Raskin (*1984) dává světu […]
Záhady a napětí
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 […]
Obývá nejděsivější bažiny světa přízrak smrti?
Na jihu Konga se rozprostírá bažinatý labyrint, kam se bojí vstoupit i místní průvodci. Místo obestírá pověst o duších mrtvých, ale také o tvorovi jménem kongamato, jehož jméno se překládá jako přízrak smrti. Co se skrývá v těchto tlejících mokřadech, jen přírodní hrozby, nebo skutečné setkání s nadpřirozenem?   Dusivá vlhkost se snáší na cestovatele, […]
Tajemná zřícenina Sklabinského hradu: Za legendami na Velkou Fatru
Na skalnatém kopci nad slovenskou obcí Sklabinský Podzámok se tyčí ruiny kdysi mocného hradu. Zřícenina, která byla dějištěm nejednoho dramatického příběhu, je dnes tichá, zarostlá a na první pohled romantická. Jenže mezi pobořenými zdmi se ukrývají legendy o kletbách, ztracených duších a podzemních chodbách, které nikdy nebyly zcela prozkoumány. Proč bývá právě tato pevnost nazývána […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Kraj ticha, bílých stop a poctivých chutí
epochanacestach.cz
Kraj ticha, bílých stop a poctivých chutí
Český les v zimě patří k málokterým místům, kde se i v hlavní sezoně dá zažít opravdové ticho. Kraj na západě Čech se v prosinci mění v útočiště všech, kdo chtějí na chvíli vyměnit ruch města za zimní krajinu, čistý vzduch a pohyb, který zahřeje. Hlavním lákadlem jsou bezpochyby běžky. Místní síť tras vede hlubokými
Fotografie z Rizalovy střední školy vyvolává otázky. Co zachytil objektiv?
enigmaplus.cz
Fotografie z Rizalovy střední školy vyvolává otázky. Co zachytil objektiv?
V roce 2015 se na Rizalově střední škole v Metro Manile na Filipínách objevil případ, který spojil místní folklór s digitálním věkem. Incident spustila fotografie pořízená na školních toaletách, na kt
Kdo byl praotec Čech? Co říká moderní věda o staré legendě?
epochaplus.cz
Kdo byl praotec Čech? Co říká moderní věda o staré legendě?
Praotec Čech patří k nejznámějším postavám našich pověstí, ale kdo skutečně stál u počátků českého národa? Současná věda se snaží oddělit legendu od reality a přináší mnohem střízlivější obraz, než jaký známe z tradice. Co tedy o praotci Čechovi víme – a co zůstává jen působivým mýtem? Kdo to byl, muž, jehož jméno dodnes nese
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
Lidé zřejmě poprvé rozdělali oheň o 350 000 let dříve, než se myslelo
21stoleti.cz
Lidé zřejmě poprvé rozdělali oheň o 350 000 let dříve, než se myslelo
Je známo, že lidé využívali přírodní oheň, vzniklý například v lese po úderu blesku do stromu, před více než milionem let, ale až dosud nejstarší důkaz úmyslného zakládání ohně lidmi pocházel z doby p
Peugeot vstupuje do světa kinematografie
iluxus.cz
Peugeot vstupuje do světa kinematografie
Peugeot potvrzuje svůj vstup do světa francouzské kinematografie. Tímto krokem navazuje na svou tradici a renomé spočívající v inovacích, eleganci a výjimečném dědictví. Francouzská kinematografie
Salát do zásoby
tisicereceptu.cz
Salát do zásoby
Když je sezona, neuškodí připravit zásoby také na zimu. Můžete přidat i jinou zeleninu. Potřebujete 3 kg rajčat 1 kg okurek 3 červené papriky 3 zelené papriky 4 cibule 1 palici česneku hrs
Vztah Batulkové s přítelem je už minulostí?
nasehvezdy.cz
Vztah Batulkové s přítelem je už minulostí?
Herečka z nekonečného seriálu Ulice Dana Batulková (67) nejspíš neprožívá nejšťastnější časy. Proslýchá se totiž, že se jí nedaří ve vztazích, a to jak s dětmi, tak s partnerem. Údajně to má skřípat
Nansenovým pasem nepohrdl ani král
historyplus.cz
Nansenovým pasem nepohrdl ani král
V ledové pustině jsou měsíce jen sami dva. Právě se pustili do opravy kajaku proraženého mrožími kly, když zaslechli štěkot psů a lidské hlasy. Blíží se k nim nějaký muž. „Vy jste Nansen, že?“ oslovil příchozí jednoho z nich. Málem se dostali až k severnímu pólu. Bylo to však nad síly a možnosti norského polárníka Fridtjofa Nansena (1861–1930)
Po letech mne podrazila!
skutecnepribehy.cz
Po letech mne podrazila!
Když jsem byla mladší, nikdy by mě nenapadlo, že jednoho dne ztratím ženu, která se mnou sdílela tolik let života. Jde to. I opora zmizí… Marta byla mou vrbou, prvním člověkem, kterého jsem volala, když se stalo něco dobrého i špatného. Myslela jsem si, že taková vazba vydrží všechno. Jenže stáří někdy ukazuje, že některé vztahy
Nejlepší Vánoce podle hvězd
nejsemsama.cz
Nejlepší Vánoce podle hvězd
Naplánovat Vánoce tak, aby si je užili všichni, není snadné. Každý má totiž trochu odlišné představy. Jak si znamení zvěrokruhu představují svou adventní idylku? A čemu se raději vyhněte, aby byly vaše svátky ty nejkrásnější? Beran (21. 3. – 20. 4.) Nenuťte ho vysedávat s cukrovím u pohádek. Jeho ideální Vánoce zahrnují sporty a dobrodružství, nebo aspoň adrenalinové nákupy na poslední
Hvězdy Semaforu pokřtily čtyřicátou knihu Josefa Fouska
panidomu.cz
Hvězdy Semaforu pokřtily čtyřicátou knihu Josefa Fouska
Opravdu hvězdná společnost se sešla počátkem letošního prosince v Galerii Vinohradská 12 v budově Českého rozhlasu v Praze. Jiří Suchý, Uršula Kluková, Miluška Voborníková, Mirek Paleček a další známé osobnosti přišli pokřtít nejnovější, už čtyřicátou knihu oblíbeného písničkáře, textaře, fotografa a humoristy Josefa Fouska. Ten se proslavil také jako dlouholetý parťák Miloslava Šimka a Jiřího
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