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)
reklama
Související články
Výstava v Moravském zemském muzeu v Brně přináší jedinečný, nezkreslený vhled do života původních obyvatel Peru, Ekvádoru, Kolumbie, Venezuely a Brazílie, kteří se významnou měrou sami podíleli na podobě expozice.   S bohatou kulturou, chápáním přírody, mytologií, kosmologií a výkladem světa etnik jako jsou např. Shuarové, Achuarové, Kofánové, Cashinahuové,Tucanové nebo Yanomamiové, se návštěvníci seznámí prostřednictvím […]
Zoolog Ondřej Mikulka a entomolog Josef Kašák z Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU, Ústavu ochrany lesů a myslivosti, v rámci výzkumu při ohledávání mrtvého bobra nalezli v jeho srsti blecháče bobří, brouky z čeledi lanýžovníkovití.   Pokud bychom uspořádali soutěž o nejpodivnějšího brouka vůbec, tak blecháč by jistě patřil mezi kandidáta na první příčky. Blecháč bobří žije v dospělosti, jak název napovídá, […]
Skupina šestadvaceti nejtalentovanějších mladých vesmírných nadšenců z celé České republiky se po intenzivním půlročním výběrovém řízení konečně vydala na svou „vesmírnou” cestu. V neděli 30. března se měsíce příprav na misi Zero-G, která je jednou z aktivit národního programu Česká cesta do vesmíru, proměnily ve skutečný zážitek   Kadeti a kadetky během beztížného letu zažili na vlastní […]
Sezóna nejnenáviděnějších parazitů se vrací. Už na konci března byla aktivita klíšťat na Moravě, ale také ve východních Čechách na středním stupni.   Klíšťata mohou přenášet nebezpečné nemoci, mezi nejzávažnější patří klíšťová encefalitida, virové onemocnění napadající nervový systém, které může vést k dlouhodobým zdravotním komplikacím.   Nechtěný primát Podle aktuálních dat patří Česká republika dlouhodobě […]
reklama
reklama
Historie
Na Oxfordském slovníku pracoval i šílený vrah
Už v polovině 19. století se londýnští intelektuálové shodnou, že existující anglické slovníky jsou zcela nedostačující. Rozhodnou se proto vytvořit nový, daleko obsáhlejší. Teprve po 22 letech však jejich plán nabere konkrétnější rysy.   Roku 1879 se Filologická společnost konečně domluví s Oxfordským vydavatelstvím na spolupráci. Připravovaný slovník má mít celkem čtyři svazky o 6400 stranách. […]
Sychrov: Galerie Rohanů skrývala překvapení
Stopy Rohanů lze vysledovat až do 10. století, nicméně skutečné slávy se rod dočká o několik staletí později. Svůj vliv ve Francii upevňují až do revoluce, pak se část z nich přesune do českých zemí. Jejich domovem se na více než 100 let stane zámek Sychrov.   S přestavbou Sychrova začne roku 1820 kníže Karel Alain […]
Panenka Barbie nesměla být krásná
Nejslavnější panence světa je 66 let a její cesta na trh byla mimořádně obtížná. Nikdo v úspěch panenky s dospělými tvary nevěřil.   Americká podnikatelka Ruth Handlerová (1916–2002) je spolu se svým manželem Elliotem (1916–2011) spoluvlastnicí nadějně se rozvíjející hračkářské firmy Mattel a přináší do společnosti ženský pohled. Rychle si povšimne, že zatímco autíček, stavebnic a figurek […]
Vlastenec Kinský s Marií Terezií nepohnul
Moderně uvažující politik, který předběhl svou dobu, český vlastenec, zároveň ale temperamentní až prchlivý muž. Takový je Filip Josef Kinský, jeden z nejbližších poradců Marie Terezie.   Pokud jsou k úspěšnému výkonu politické funkce třeba patřičné geny, má Filip Josef Kinský z Vchynic a Tetova (1700–1749) o budoucnost postaráno. Jeho otcem totiž není nikdo jiný než Václav Norbert […]
Zajímavosti
Magický jantar: Kronika dávných časů
Někdo by si mohl myslet, že jde o nerost, ale jantar je ve skutečnosti mineralizovaná pryskyřice třetihorních jehličnanů. A její stáří? Počítá se na desítky milionů let.   Ve starověku považují jantar za drahokam. Jeho výskyt vysvětlují různě. Například Řekové ho spojují s mytologií. Na světě se objeví poté, co se zabije Faethón, syn slunečního boha […]
Je libo kořen? Zázračná tapioka zachraňuje životy
Dlouhá fronta se klikatí několik metrů. Ten, kdo už ji vystál, je sladce odměněn a chtivě brčkem usrkává podivnou tekutinu, kterou na dně obohacuje několik malých kuliček. Bubble tea právě dobývá Evropu!   Jak spolu souvisí cévnatá rostlina, kterou bychom našli především v tropických oblastech, a oblíbené pití teenagerů? Odpověď zní: Tapioka!   Šestkrát ročně […]
Potpourri: Květinový záhon v misce
Krásu a vůni květin si už naši předkové chtějí přenést do svých domovů a zachovat ji co nejdéle. A tak vymyslí proceduru, která jim v tom má pomoci.   Na lenošce se rozkošnicky usmívá krásná Madame de Pompadour (1721–1764). Francouzský král Ludvík XV. (1710–1774) rozepne masivní knoflíky kabátce a zhluboka se nadechne. Místností se line […]
Seymour Hersh: Hlídací pes demokracie
Rok 1968. Válka ve Vietnamu eskaluje a Američané mají těžké ztráty. Vietkong je všude, situace je napjatá. Americké velení se všemi silami snaží situaci zvrátit. A s neúspěchy přichází frustrace a s frustrací násilí.   Ale skutečnou podstatu násilí v Americe tuší málokdo. Armáda si informace hlídá. Když novinář Seymour Hersh (*1937) dostane od svého známého zajímavý tip, […]
Záhady a napětí
Nejtajemnější anglická mohyla: Ukrývá pravěkou pyramidu?
Silbury Hill, majestátní umělá mohyla v srdci anglického Wiltshiru, je největší předhistorickou stavbou tohoto typu v Evropě. Vznikla přibližně mezi lety 2470 a 2350 př. n. l., ale její účel je dodnes nejasný. Mohla sloužit jako svatyně, královský hrob nebo astronomická observatoř?   Odhaduje se, že ke stavbě mohyly nacházejícího se poměrně blízko legendárního Stonehenge […]
Děsivé vlkodlačí dědictví: Je polský rod Laski prokletý?
Po Evropě kolují temné legendy o lidech, kteří byli odsouzeni k věčnému životu ve vlčí podobě. Někdy však nejde jen o jednotlivce – prokletí prý postihlo celý polský šlechtický rod. Jak tato kletba vznikla a co s ní má společného biskup Stanislav? A je pravda, že poslední z vlkodlaků zemřel na jižní Moravě?   Evropské legendy se […]
Tajemství Kosovy Hory: Poltergeist, kostlivec a místo posledního soudu
Lomozící duch, přízrak na nádvoří, bořící se zdi i záhadný pohanský kámen v nedalekém lese – nenápadný zámek v poklidné středočeské obci skrývá víc, než by se na první pohled mohlo zdát. Místní legendy a svědectví o nadpřirozených jevech naznačují, že tu stále působí neznámé síly. Co se v těchto místech opravdu odehrává?   Na místě zámku […]
Zázrak v Želivě: Zachránil umírajícího kněze sám Bůh?
V 50. letech, v době, kdy v Československu probíhalo pronásledování biskupů, kněžích a dalších duchovních, se odehrál zázrak, který později uznal i papež Jan Pavel II. (1920–2005). V Želivském klášteře se měl ze smrtelné a nevyléčitelné diagnózy záhadně vzpamatovat kněz Jiří Maria Veselý (1908–2004). Skutečně šlo o zázrak?   Oboustranný zápal plic, otrava krve, nádory. To vše jsou diagnózy, […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Mohou Uran s Neptunem ukrývat obří vodní oceány?
21stoleti.cz
Mohou Uran s Neptunem ukrývat obří vodní oceány?
Vědci možná odhalili tajemství vnitřní stavby ledových obrů Uranu a Neptunu. Nová studie naznačuje, že by se v jejich nitru mohl nacházet obří oceán vody, což by mohlo vysvětlit jejich neobvyklá magne
Ruská Pompadourka klela, páchla a prskala
historyplus.cz
Ruská Pompadourka klela, páchla a prskala
Poprvé slaví narozeniny jako car. Petr III. přikáže při té příležitosti své ženě: „Předáte Řád svaté Kateřiny Jelizavetě Voroncovové.“ Dvořané na sebe s pohoršením pohlédnou. Kdo to kdy slyšel, aby vyznamenání určené carevnám a ženám následníků trůnu dostala nějaká panovníkova milenka?! „Car chce svou ženu zapudit a oženit se s Voroncovovou,“ shodnou se svědci scény. Petr
Život ve stavu beztíže: Každodenní boje astronautů na ISS
epochaplus.cz
Život ve stavu beztíže: Každodenní boje astronautů na ISS
Život na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) je plný fyzických a psychických výzev. Jak astronauti zvládají slabou gravitaci, přísnou hygienu a náročnou denní rutinu? Přečtěte si o realitě, kde i obyčejné čištění zubů je dobrodružstvím a káva může pocházet ze záchodu. Co způsobuje slabá gravitace? Chtěli jsme ukázat, že pomocí lékařů ze Země dokážeme sami použít
Ve znamení geometrie a olivovníků
rezidenceonline.cz
Ve znamení geometrie a olivovníků
Prosklené atrium se vzrostlou zelení, viditelnou téměř z každé části rezidence, je srdcem pozoruhodného projektu, vytvořeného na pozemku o velikosti téměř tří set čtverečních metrů. Původní myšlenkou zadavatele byl požadavek na vznik bydlení o třech úrovních, s respektem k cílené harmonii zvolených materiálů a očekávané funkčnosti. Součástí představ investora bylo i propojení společenské zóny v zájmu její
Štáfek čelí těžké zkoušce: Jeho dcera bojuje s vážnou nemocí
nasehvezdy.cz
Štáfek čelí těžké zkoušce: Jeho dcera bojuje s vážnou nemocí
Herec Jakub Štáfek (34), známý ze seriálů Ulice a Specialisté, sice působí na první pohled jako „floutek“, ve skutečnosti je ale milující manžel a tatínek dvou malých dcer. Až nyní přiznal, že mla
Hostýn: Působí zde Panna Marie?
epochanacestach.cz
Hostýn: Působí zde Panna Marie?
Hostýn je 735 metrů vysoký kopec, na kterém se nachází významné poutní místo. Podle pověsti se zde ve 13. století ukrývali lidé při velkém nájezdu Tatarů. Scházela jim prý ale voda. Proto se modlili k Panně Marii a nebeská pomoc údajně skutečně přišla. V roce 1241 se Evropa brání nájezdům Mongolů z východu. Jedna část –
Baví se v domě spolu duchové?
skutecnepribehy.cz
Baví se v domě spolu duchové?
Domnívali jsme se, že je ten zchátralý dům zcela opuštěný. Pak jsme z něj ale opakovaně slyšeli hlasy. Nikoho jsme ale neviděli. Celkem často jezdím na svou chatu u lesa na kraji obce. Protože ráda chodím s přítelem na procházky, většinou společně zamíříme právě do blízkého lesa. Naše cesta obvykle vede kolem opuštěného starého domu. Jednou se ale stalo něco, co v nás
Franck Muller Vanguard Tower: Hodinářská preciznost vtisknutá dubajskému panoramatu
iluxus.cz
Franck Muller Vanguard Tower: Hodinářská preciznost vtisknutá dubajskému panoramatu
Po ohromujícím úspěchu a vyprodání luxusního projektu Franck Muller Aeternitas Tower spojili síly švýcarský hodinářský dům Franck Muller a developerská společnost London Gate z Dubaje znovu. Výsledkem
Moje neteř se nikdy nevzdává!
nejsemsama.cz
Moje neteř se nikdy nevzdává!
Někteří lidé to v životě nemají snadné a prožijí si těžké chvíle. Ani ty je ale nezlomí. Pro moji neteř Kamilu si osud přichystal těžké zkoušky. Byla to krásná a zdravá mladá žena, ale jednoho dne se stala obětí autonehody, na které nenesla vinu. S těžkými zraněními přežila, odnesly to ale její nohy. Po několika
5 věcí, které jste nevěděli o případu Zodiac: Je stále naživu?
enigmaplus.cz
5 věcí, které jste nevěděli o případu Zodiac: Je stále naživu?
Patří k nejslavnějším vrahům všech dob. Veřejnost šokoval nejen svými brutálními činy, ale také tím, že prostřednictvím dopisů komunikoval s novináři i policisty a sebevědomě se jim vysmíval. Nikdy ne
Komoda praktická i dekorativní
panidomu.cz
Komoda praktická i dekorativní
Správně vybraná komoda je poklad. Zútulní domov, schováme do ní spoustu různých věcí od oblečení po knihy, může se stát okrasnou dominantou místnosti i celého domu. Už před staletími je používali naše několikrát pra babičky na venkově, lidé v měšťanských domech i šlechtické rodiny na zámcích. Z těch historických se některé skvosty dochovaly dodnes. O tom, jak
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