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 se řekne chmel, většina z nás si představí půllitr piva s poctivou pěnou. Čeští vědci mu ale přiřkli úplně jinou roli… Možná se stane nečekaným bojovníkem proti jedné z nejnebezpečnějších nemocničních infekcí – bakterii Clostridioides difficile. Tento mikroskopický padouch má na svědomí těžké průjmové infekce, které ohrožují hlavně pacienty po hospitalizaci. Léčba bývá drahá, […]
Usnout včas, spát celou noc, probudit se svěží – pro mnohé sen. Doslova. Ve světě, kde se večerní ticho mění v modré světlo displejů a hlava neumí přestat přemýšlet ani v jednu ráno, se kvalitní spánek stává luxusem.   Jenže spánek není jen odpočinek. Je to chvíle, kdy se tělo opravuje, mozek uklízí, srdce zklidňuje, […]
Stíhací pilot a člen záložního týmu astronautů Evropské kosmické agentury (ESA) Aleš Svoboda nastoupil do druhé etapy své přípravy na budoucí misi do vesmíru. Osm týdnů intenzivního tréninku v Kolíně nad Rýnem i dalších evropských lokalitách mu přineslo nové zkušenosti – od navrhování a řízení kosmických misí přes základy aerodynamiky a orbitální mechaniky až po […]
Když se člověk řízne, rána se obvykle zacelí a na místě zůstane jizva. Na kůži jde o více či méně estetický problém, pokud se však jizvy objeví na plicích, mohou zabíjet. Zjizvená, tj. fibrotická tkáň totiž neumožňuje průchod kyslíku.   Některou z forem plicní fibrózy v Česku trpí tisíce lidí a každý rok jich dalších přibližně 150 […]
reklama
Historie
Bitva u Azincourtu: Vítězného Jindřicha V. okradli lapkové
K zemi se snáší hustý déšť. Před vlhkem není úniku, znavení a hladoví Angličané se choulí chladem. Mluví šeptem, nebo mlčí. Král ostatně nařídil ticho.   Vstal za rozednění, nechal se obléct do zbroje a zúčastnil se mše. Anglický král Jindřich V. (1387–1422) je během ní pohroužen do sebe. Nemá před sebou pěkné vyhlídky. Francouzské […]
Cechmistr musel vést příkladný život
Mezi svými cechovními druhy se těší velké vážnosti. Takové, že ho ostatní následují i do boje, když je to třeba. Jistý Vodička, představený cechu řezníků, v roce 1310 vede jeho členy do bitvy o Prahu, kterou svádí Jan Lucemburský s Jindřichem Korutanským. Za odměnu bude povýšen na pražského primátora.   Cechy, které sdružují zástupce konkrétních […]
Zkamenělá nacistická ideologie: Prora rekreanty nikdy nepřivítala
Nacisté chtějí mít všechno pod kontrolou. Na Němce dohlížejí i v jejich volném čase a snaží se jim plánovat dovolenou. Pro tyto účely se rozhodnou na ostrově Rujána vybudovat obří rekreační areál.   Za monstrózní projekt je zodpovědná nacistická organizace Kraft durch Freude (Radostí k síle), starající se o volný čas pracujících. Osm ubytovacích bloků […]
Kdo ovládne bitvu o stovku?
Od chvíle, co na silnici vyjede první automobil, se jeho konstruktéři i majitelé předhánějí v tom, kdo pojede rychleji.   Do dějin se nejprve zapíše anglický prodejce vozů Benz Walter Arnold, který je policejním strážníkem 8. ledna 1896 v hrabství Kent přistižen, když se řítí po silnici závratnou rychlostí 13 kilometrů v hodině. Policista ho s vypětím všech […]
Zajímavosti
J. K. Rowlingová: Nejslavnější spisovatelka nemá na růžích ustláno
Představovala si život úplně jinak. Místo toho je nezaměstnaná, rozvedená, s malou dcerkou, o kterou se musí postarat. Bere podporu a její byt je studená malá díra. Jediné, co jí drží nad vodou, je společnost mladého kouzelníka. Když si s problémy dokáže poradit on, ona musí taky!   Narodí se do středostavovské rodiny, ale k ideálnímu dětství to […]
Proč vyplazujeme jazyk?
Vypláznout na někoho jazyk není zrovna slušné. Ovšem vždycky to neznamená výsměch či pohrdání! Je třeba sledovat kulturní kontext, psychiku daného člověka i momentální situaci. Možných vysvětlení je mnohem víc…   Procházíte se po tibetské vesnici a kolemjdoucí na vás vyplázne jazyk. Všechno je v pořádku, vyplázněte ho na něj taky! Hlavně na venkově, kde […]
QR kód: Černobílé kostičky ukrývají poselství
Používáme ho denně, jen někteří ale tuší, že původně byl určen k úplně jiným účelům. Dnes je QR kód nedílnou součástí moderní doby.   Co zkratka QR znamená? Dvě písmena ukrývají spojení „quick response“, což v angličtině znamená „rychlá odpověď“. Zrození technologické vychytávky nastává v japonské společnosti Denso Wave, která se zaobírá výrobou automobilových komponentů pro […]
Mihotavé plamínky: Od kdy si svítíme svíčkami?
Před vynálezem svíček lidé osvětlovali své domovy a cesty ohněm, pochodněmi a lampami. Nejstarší dosud nalezený svícen pochází z etruské hrobky v italském Orvietu, datované do 7. století př. n. l. Tyto první archeologické důkazy však neznamenají, že si naši předkové nevyráběli svíčky ještě mnohem dříve.   Svícny se objevují i na mnoha dalších archeologických […]
Záhady a napětí
Legendární Oarfish: Ryba konce světa znovu spatřena!
Je to stříbrný had, která čeká na dnech oceánů. Obluda z hlubin, jež vypluje na povrch jen před nějakou katastrofou. To vše je Oarfish, legendární ryba, která prý jednoho dne bude zvěstovat i konec světa.   Pohybuje se v temných hlubinách oceánů. Drží se daleko od zvědavých lidských zraků a pro některé je proto pouhým […]
Záhada vrchu Mouřenec: Straší tam přízraky mrtvých vojáků?
Na vrchu se drží oblaka mlhy. Vzduch je zde těžký a atmosféra tíživá. Přichází soumrak s ním i otázky, které dosud nebyly zodpovězeny. Opravdu se na Mouřenci po setmění objevují duchové padlých vojáků? Nebo jde o pouhé halucinace?   Vrch Mouřenec leží v údolí řeky Otavy na Šumavě. Působí jako místo, kde se zastavil čas. […]
Temné obavy herce Randyho Quaida: Pronásledovali ho nájemní vrazi z Hollywoodu?
Americký herec Randy Quaid má všechno. Tedy alespoň do chvíle, než začne tvrdit, že po něm i jeho ženě Evi jde tajná organizace. Skupina „Star Whackers“, prý tvořená elitou Hollywoodu, má podle něj na svědomí smrt několika hollywoodských herců: Heatha Ledgera, Davida Carradina a dalších. Byli Quaid se svou ženou na seznamu dalších obětí, jak […]
Hrobka faraona Psusennese: Tajemnější než legendární Tutanchamon?
V Egyptském muzeu v Káhiře, jen pár vitrín od slavného Tutanchamona, spočívá za sklem archeologický nález, který v návštěvnících budí úžas. Nádherný stříbrný sarkofág je snad ještě zajímavější než ve zlatě vyvedená maska Tutanchamona, a přesto jej nikdo nezná. Proč tomu tak je? A kdo byl faraon, jehož tělo v něm kdysi odpočívalo?   Píše se březen roku 1940. […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Aby nic netlačilo
panidomu.cz
Aby nic netlačilo
Mozoly, otlaky, puchýře, kuří oka, záděry. Jak s nimi bojovat vlastními silami? Mozoly Příčinou je dlouhodobé tření či nepřiměřený tlak na kůži. Nejčastěji si je vyrobíte na dlaních manuální prací. Nevyhýbají se ani nohám. Léčba: * Jasmínový květ rozmělněte v hmoždíři a naneste na postižené místo. Zalepte a nechte působit. * Potírejte čerstvě rozkrojeným stroužkem
Bílé zuby po domácku: Jako nejšetrnější se ukazuje kokosový olej, zázraky ale nečekejte
epochaplus.cz
Bílé zuby po domácku: Jako nejšetrnější se ukazuje kokosový olej, zázraky ale nečekejte
Málokdo má to štěstí, že se narodí s chrupem hollywoodské hvězdy. Zubní kartáček a pasta jsou samozřejmě základ, ale většinou to nestačí. Jak si tedy vybílit zuby doma, aniž byste skončili u zubního lékaře s poškozenou sklovinou? Kdysi se lidé při koupi koně dívali na zuby, a to mnohdy rozhodlo, zda do něj investují nebo
Slavníkovci doplatili na ctnostného biskupa
historyplus.cz
Slavníkovci doplatili na ctnostného biskupa
Zástup mužů, žen i dětí se ubírá ke kostelíku na hradišti Libice. Od násilné smrti knížete Václava právě uplynulo 60 let, chtějí uctít jeho památku. Netuší, že je již brzy čeká podobný osud jako přemyslovského světce a mučedníka… Rodu Slavníkovců se ve 2. polovině 10. století daří. Ovládá většinu území dnešních východních a severovýchodních Čech,
Rychlý čočkový salát s tuňákem
tisicereceptu.cz
Rychlý čočkový salát s tuňákem
Lehký luštěninový salát je chutný teplý i studený. Potěší jako rychlá večeře. Potřebujeme 1 hrnek čočky tuňák ve vlastní šťávě rajče 1 plechovka kukuřice čerstvá bazalka sůl čerstvě mletý
Co dělat, když už ani kafe nezabírá
nejsemsama.cz
Co dělat, když už ani kafe nezabírá
Syndrom vyhoření může potkat každého. Je znamením, že chvíle volna by měly mít čestné místo v diáři. Ze začátku to přikládáte přemíře úkolů a starostí. Ale změna nepřichází, ani když si odpočinete. Může jít právě o syndrom vyhoření. Kde se vzal, tu se vzal… Pojem „syndrom vyhoření“ naše babičky neznaly. Ani nemohly, protože teprve nedávno, v roce 2019,
Nejkrásnější den v mém životě
skutecnepribehy.cz
Nejkrásnější den v mém životě
Způsob, jakým jsem se kdysi seznámila s manželem, byl velmi originální. Přijala jsem pozvání na oběd od neznámého muže. Pamatuji si, že když jsem se toho rána před třiceti lety probudila a otevřela okno, zjistila jsem, že prší a mě čeká uplakaný pracovní den. Došla jsem do práce, pustila se do rozpracovaných úkolů a v poledne jsem se chystala jít na oběd. Než nadešla obvyklá
Burešová: Láska zmizela, přišel boj o majetek
nasehvezdy.cz
Burešová: Láska zmizela, přišel boj o majetek
Ještě nedávno působili herečka Eva Burešová (32) ze seriálu ZOO a kuchař Přemek Forejt (38) jako sehraný pár. Jenže stačila chvíle a je všechno jinak. V současnosti se spekuluje, že jejich vztah p
S novou kolekcí Baťa Barefoot objevíte, co je to skutečná chůze
iluxus.cz
S novou kolekcí Baťa Barefoot objevíte, co je to skutečná chůze
Baťa barefoot je synonymem odvahy zpomalit, vnést do života jednoduchost, více hodnot a méně zbytečností – a především dopřát si větší svobodu při chůzi. S novou kolekcí nás zve Baťa opět do Památn
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
Goldfingers Prague – místo pro dokonalou zábavu v Praze
epochanacestach.cz
Goldfingers Prague – místo pro dokonalou zábavu v Praze
Každá významná událost, ať už narozeniny či rozlučka se svobodou, představuje rovnici s několika proměnnými. Cílem je vždy stejný výsledek: vytvořit zážitek s takovou hustotou, aby se nesmazatelně zapsal do paměti. Mnoho pokusů však končí jen jako běžný večer s vyšším rozpočtem. Rozdíl mezi pouhou konzumací a skutečným prožitkem přitom spočívá v precizním řízení všech
Rituální dýka athame: Co dokáže mocný nástroj moderních čarodějů?
enigmaplus.cz
Rituální dýka athame: Co dokáže mocný nástroj moderních čarodějů?
Rituální dýka athame je v současnosti hojně využívaný nástroj moderní obřadní magie. Za jejich rozšířením stojí zejména prominentní britský wiccan Gerald B. Gardner, který se při svém působení v Malaj
Gen, chránící mozek před olovem, zřejmě stál za rozkvětem lidské inteligence
21stoleti.cz
Gen, chránící mozek před olovem, zřejmě stál za rozkvětem lidské inteligence
Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu zkoumali míru vystavení toxickému olovu, které poškozuje lidský mozek, u zástupců raných lidí, lidoopů a neandertálců. Zjistili, že drobná genetická změna ch
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