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
První ložiska, tedy součásti, které snižují tření, lidstvo využívalo už v antice. A vývoj stále pokračuje. Na moderních hydrostatických ložiscích pracují odborníci na tribologii z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Přišli na to, jak udělat ložiska energeticky až o pětinu úspornější.   Využití by vylepšená technologie mohla najít ve velkých obráběcích strojích, divadelních točnách […]
Nejnáročnějším obdobím roku pro ptáky nebývá překvapivě zima, ale hnízdění. Během péče o mláďata zhubnou až o pětinu své váhy. A to je pak ještě čeká energeticky podobně náročné přepeřování.   Odborných studií, které by se zabývaly celoročním krmení ptáků, není mnoho. Navíc si často protiřečí nebo již nejsou aktuální. V zásadě ale převažuje doporučení krmit […]
V každém krajském městě sbírali vědci klíšťata v parcích a zjišťovali, nakolik jsou pro člověka nebezpečná. Nyní vyhodnotili výsledky za loňskou sezonu a vyplynulo z nich, že klíšťata v městských parcích jsou infikovaná víc než ta v přírodě.   U každého čtvrtého klíštěte byly nalezeny bakterie způsobující lymeskou borreliózu. V řadě parků pak bylo borrelií infikováno i více než […]
Kouření škodí zdraví, to je fakt. Jenže zbavit se závislosti není snadné. Když se to ale někomu přeci jen podaří, jeho tělo se mu za to odvděčí. Některé zdravotní benefity se projeví téměř okamžitě, jiné až po letech, ale rozhodně stojí za to. „První změnou, ke které může dojít už během několika hodin od vykouření […]
reklama
Historie
Námořní střet u Cušimy: Japonci proti Rusům oprášili Nelsonův manévr
Na palubě ruské vlajkové lodi Suvorov vládne veselí. „Ať žije car!“ připíjejí si důstojníci. Panovníkovy narozeniny se přece musejí oslavit i na moři. Zrovna když je zábava v nejlepším, však přijde obávaná zpráva: Japonské válečné lodě jsou na dohled…   Bylo by to krásné překvapení pro cara – rozdrtit Japonce, s nimiž se už několik měsíců […]
Pohřbili kancléře zaživa?
„To ne! Proboha ne!“ vykřikne kancléř a celý vyděšený se posadí na posteli. Ten příšerný sen se mu zdál už potřetí! Je v něm pohřben do rakve, v níž ovšem po pár dnech obživne!   Svého času je prakticky nejmocnějším mužem v zemi. Je mu něco málo přes 40 let, a už má za sebou funkci diplomata, císařského […]
Musely letušky na svatbu zapomenout?
Chce létat. Pilotní licenci má, ale že by se usadila v kokpitu letadla, o tom si může nechat jen zdát. Americká společnost je ještě příliš konzervativní na to, aby tolerovala ženy-pilotky. Ellen Churchová se tak do letadla musí dostat jinak…   Vystudovala zdravotní školu. Ellen Churchová (1904–1965) nabízí své služby letecké společnosti Boeing Air Transport. […]
Pevnost Stříbrná Hora: Rakušané si na chloubu Fridricha Velikého netroufli
Věčně hladoví vojáci mu za jídlo občas „zaplatí“ knoflíkem z uniformy. Hostinskému ze Stříbrné Hory ve Slezsku to ale nevadí. Ví, že jeho zákazníci svůj dluh hned zítra vyrovnají. Ve zdejší pevnosti totiž vládne tuhá kázeň a vojáky by za neupravenost čekal tvrdý trest!   Pruský král Fridrich Veliký (1712–1786) ve 40. letech 18. století […]
Zajímavosti
Smutný vrabčák Édith Piaf: Život plný bolesti
Její matka ji opustí krátce po narození, aby si splnila sen o kariéře slavné zpěvačky. Otec pro změnu v roce 1916 narukuje do francouzské armády, a tak děvčátko skončí u své babičky, která vede nevěstinec v Bernay v Normandii.   Úlohu milující rodiny zastanou prostitutky naprosto vzorně. Hlavně v době, kdy Édith, celým jménem Édith […]
Magické MSG Sphere: Největší kulovitá stavba světa
Nová lasvegaská dominanta se pyšní hned dvěma světovými rekordy. Předně na světě nenajdete větší kulovitou stavbu a zároveň je fasáda MSG Sphere opatřena největší LED obrazovkou! Displej zabírá úctyhodných 54 000 metrů čtverečních, a tak by do kapsy strčil i pražský Václavák!   K začátkům této unikátní stavby se musíme vrátit do února 2018, kdy […]
Osówka: Hitlerovo tajné město
Jen pár kilometrů od česko-polských hranic se poblíž polské obce Hlušice v Sovích horách nacházejí fragmenty tajemného podzemního města Osówka. Pokud by bylo dokončeno, bylo by jedním z největších stavebních projektů nacistického Německa.   Účel projektu nazvaného Reise (Obr) je tak tajný, že o něm neexistují žádné záznamy. Není znám ani zamýšlený rozsah podzemního města, […]
Žraloci na kokainu postrachem Floridy
Kauzu drogově závislých žraloků řeší tým odborníků z Floridy. Americký stát totiž funguje jako důležitý uzel pro obchodníky s drogami, zejména kokainem, putujícím do USA z Jižní a Střední Ameriky. A protože ne vždycky probíhá cesta podle plánu, je občas pro pašeráky bezpečnější se nákladu prostě zbavit. Hodit ho do moře.   A spolu s […]
Záhady a napětí
Tajuplný hrad Arundel: Hlídá ho duch bývalého majitele?
Anglický hrad Arundel není dnes známý díky své architektuře nebo slavné minulosti. Mluví se o něm spíše v souvislosti s paranormální aktivitou, která je tu údajně velmi častá. Dokonce vznikl i podrobný seznam, který má místní duchy kategorizovat a vést soupis jejich pozorování. Jaké přízraky tu obchází po chodbách?   Arundel leží nedaleko anglického města Littlehampton jen […]
Evropští šamani současnosti: Kde se s nimi můžete potkat?
Šaman jako prostředník mezi světem nadpřirozena a lidmi nás spojuje s nejstaršími obdobími prehistorie. Z hlediska geografie byl šamanismus původním náboženstvím sibiřských národů. Brzy se však dostává i do našich končin, třeba do Uher, kde se i v pozdním středověku nacházeli šamani-táltosové. Existují a působí na našem kontinentu dodnes?   Muž oslovovaný jako táltos právě odložil malý bubínek, […]
Tajný tunel pod brooklynskou synagogou: Kdo ho vybudoval a proč?
Bizarní skandál na začátku tohoto roku otřásá židovskou komunitou v New Yorku. Pod historickou synagogou je objeven tajný podzemní tunel vedoucí do suterénu prázdného obytného domu. O jeho původu a účelu se hned po odhalení rozhoří divoké spekulace. Sloužil k obchodování s dětmi nebo k jiným nezákonným činnostem, jak tvrdí konspirační teoretikové?   V polovině […]
Albrecht z Valdštejna: Zachránce, nebo zrádce?
Albrecht Václav Eusebius z Valdštejna (1583–1634) patří mezi nejkontroverznější postavy českých dějin. Tento cílevědomý muž celý život dychtí po moci a úspěšně vede války, přestože trpí dnou a pravděpodobně i syfilidou. Skutečně jeho kroky řídila zásadním způsobem astrologie?   Valdštejn pochází sice ze starého, avšak nepříliš majetného rodu. Jeho rodina žije na tvrzi v Heřmanicích, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Družice odhalí největší producenty metanu, kteří přispávají ke globálnímu oteplování planety
21stoleti.cz
Družice odhalí největší producenty metanu, kteří přispávají ke globálnímu oteplování planety
Metan je plyn, který silně absorbuje infračervené zářeni, a proto se řadí mezi významné skleníkové plyny, jež zvyšují teplotu zemské atmosféry. Skupina nadšenců se rozhodla sestrojit družici MethaneSA
Masakr u Lipan: Ukončila husitské války podlá zrada?
historyplus.cz
Masakr u Lipan: Ukončila husitské války podlá zrada?
„Utíkají!“ vykřiknou nadšeně radikální kališníci při pohledu na koaliční vojáky, kteří se ve zmatku snaží ustoupit. Táboritům ani sirotkům nedojde, že by mohlo jít o léčku. Vyrazí z pevné vozové hradby, kterou zbudovali u Lipan, a rozhodnou tak o své porážce! Vinou vleklých husitských válek se České království ocitlo na pokraji zkázy. Země vyčerpaná dlouholetým
Vysočina hravá i tajemná
epochanacestach.cz
Vysočina hravá i tajemná
Chutná po chřestu, šustí papírem a mystika jí také nechybí… Taková je Vysočina, pomyslná křižovatka rozbíhající se k branám Čech nebo Moravy. Má všechno, co by měla správná dovolenková destinace mít. Například ideální podmínky pro turistiku nebo adrenalin. Papírová krása Třebíčsko, to není jen architektura, ale také betlémy, z nichž nejstarší se pojí s polovinou
Marešovi tajně pracují na druhém miminku?
nasehvezdy.cz
Marešovi tajně pracují na druhém miminku?
Zamilované období prožívají v posledních týdnech moderátor Leoš Mareš (48) s manželkou Monikou Marešovou (43). Jedna zamilovaná fotografie střídá druhou a vzájemná romantika je až nakažlivá. Mnoho l
Závitky s ledovým salátem
tisicereceptu.cz
Závitky s ledovým salátem
Tortillové závitky jsou nejlepší, když je naplníte čerstvým a křupavým ledovým salátem. Suroviny 1 kuřecí prsíčko 1 menší hlava ledového salátu 6 cherry rajčátek 3 lžíce zakysané smetany 1 l
Zlá čarodějka mě měla v moci
skutecnepribehy.cz
Zlá čarodějka mě měla v moci
Chodila jsem jako tělo bez duše a nic si nepamatovala. Dodnes jsem přesvědčená, že se do mě vtělila jedna zlá čarodějka, aby se mi pomstila. Moje kamarádka Lucka byla docela normální holka. Vždycky měla slabost pro knihy plné magie, čar a kouzel, což bylo v našem věku docela normální. Lucce to ale vydrželo i v dospělosti. Ráda se obklopovala kouzelnými
Pro a proti paleolitického kanibalismu: Kolik kalorií má člověk?
epochaplus.cz
Pro a proti paleolitického kanibalismu: Kolik kalorií má člověk?
„Jezte jako pračlověk,“ velí jeden z moderních dietologických trendů. Jeskynní muž ovšem nebyl vybíravý strávník. Co bylo jeden den kamarádem, mohlo být příští den večeří. Naši předci kanibalismus praktikovali, na rozdíl od zvířat se ale v lidské společnosti neujal. Důvodem by mohla být nutriční hodnota lidského masa.   V jeskyni Gran Dolina poblíž španělského Burgosu
SHA expanduje na americký kontinent se svou druhou destinací: SHA Mexiko
iluxus.cz
SHA expanduje na americký kontinent se svou druhou destinací: SHA Mexiko
Průkopnická wellness klinika otevřela pobočku v mexickém Karibiku a učinila tak první krok v rámci svého ambiciózního plánu globální expanze SHA na každý kontinent. Tato iniciativa začíná otevřením SH
Kateřina Macháčková: Táta tu se mnou pořád někde je
panidomu.cz
Kateřina Macháčková: Táta tu se mnou pořád někde je
Se svým otcem, známým režisérem a hercem Miroslavem Macháčkem, který rodinu záhy opustil, měla Kateřina Macháčková vztah poměrně komplikovaný, a lze jej označit spíše za přátelský. „Svého tátu jsem vlastně poznávala až z pozůstalosti. Tehdy jsem pochopila jeho rozporuplnou osobnost, i to, že mě měl opravdu rád“, vzpomíná oblíbená herečka, která později zpracovala otcovy záznamy
Plutova brána: Chceš projít do podsvětí? Nejdřív zemři!
enigmaplus.cz
Plutova brána: Chceš projít do podsvětí? Nejdřív zemři!
Mýty nelhaly! Za časů antického Řecka a starověkého Říma lidé věří, že existuje podsvětí, místo, kam po smrti odcházejí hříšníci.   [gallery ids="141116,141115,141117"]   Pánem
HI-TECH kuchyně
rezidenceonline.cz
HI-TECH kuchyně
Také pro jednu z nejdůležitějších součástí obytného prostoru je důležitá harmonie designu a technologií. Jen tak kuchyně získá nejen potřebnou funkčnost a komfort, ale také moderní estetickou přitažlivost. Jedním z nejvýraznějších trendů v kuchyňském designu je použití pastelových barev, jako je pudrově růžová, šeříková, broskvová nebo vanilková. Ostatně tři ze jmenovaných odstínů se staly uznávanými
Po stopách šlechticů – Česká republika
nejsemsama.cz
Po stopách šlechticů – Česká republika
Toužíte se vydat po stopách starých šlechtických rodů, které vás vtáhnou do časů plných elegance a noblesy? Naplánujte si výlet na místa, která vám připomenou ty nejkrásnější historické romány. S Auerspergy na pohádkový zámek Zámek ve Žlebech na Kutnohorsku si oblíbili filmaři. Novogotická architektura s věžičkami naplňuje představu o dokonalé pohádce už na první pohled. Stávající romantickou tvář zámku podle anglických předloh vtiskli v