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
Vědci z Biologického centra Akademie věd ČR společně s portugalskými odborníky odlovili dvě dosud největší ryby, které byly kdy uloveny ve sladkých vodách Portugalska…Jednalo se o sumce velké, z nichž jeden měřil 222 cm a vážil 76,5 kg a druhý měl 228 cm a 91,5 kg. Sumec velký (Silurus glanis) je přitom ve vodách  jižní […]
V Německu otevřeli lunární simulátor za 45 milionů eur, díky kterému budou evropští astronauté testovat vše od 3D tisku obydlí z měsíčního prachu až po pěstování potravin v tamních podmínkách.   Projekt, provozovaný Evropskou kosmickou agenturou (ESA) a Německým střediskem pro letectví a kosmonautiku (DLR), nemá ve světě obdoby –⁠ ani NASA podobné zařízení nevlastní. […]
Vědci z Botanického ústavu AV ČR se podíleli na dvou významných studiích, které byly publikovány v časopisech Science a Science Advances. Tyto studie se zaměřují na vliv atmosférické depozice dusíku na diverzitu bylinného patra lesů v Evropě a Severní Americe. Výsledky výzkumu prokázaly posun rostlinných druhů na západ i pokles diverzity bobovitých rostlin.   Atmosférické […]
Vědci z Botanického ústavu AV ČR, ve spolupráci s dalšími výzkumnými institucemi, odhalili původ mimořádné druhové bohatosti luk v rumunské Transylvánii, které patří mezi nejbohatší na světě. Výzkum, publikovaný v časopise The Holocene, ukázal, že zdrojem této rozmanitosti jsou světlé lesy z doby ledové, ve kterých se mohla vyskytovat řada druhů dnešních luk.   Druhově nejbohatší […]
reklama
Historie
Bitva u Montgisardu: Saladina zachránil jen rychlý velbloud
Záplava bojovníků v křižáckých pláštích se znenadání vrhá na překvapené muslimské vojsko. Útok je tak drtivý, že i sám sultán bere nohy na ramena a jen díky rychlému velbloudovi si zachraňuje holý život.   Uplynuly tři roky od chvíle, kdy se kurdský vojenský velitel Saláh ad-Dín Júsuf ibn Ajjúb (asi 1137–1193), známý jako Saladin neboli Zbožný, […]
Nejkrásnější české kašny: Musely se kvůli nim bourat brány?
Dostal zakázku od Českých Budějovic. Hlavní mušli Samsonovy kašny mistr Horn vytesá v kamenolomu u Besednice nedaleko Českého Krumlova. Nádrž má tak velký průměr, že se nevejde ani do jedné z budějovických bran. Radním proto nezbývá než improvizovat…   Kvůli těžbě stříbra má středověká Kutná Hora problém s nedostatkem pitné vody, protože horníci při práci […]
Znali husité jen spěch, hlad a modlení?
Husitský sněm rozhodl o dalším válečném podniku. Každý, kdo s kališníky sympatizuje, se má zapojit. Za ideály husitů tak bojují vznešení páni, nižší šlechticové, měšťané i chudáci. Zatímco dříve byla zemská hotovost svolávána na dobu určitou, se vznikem polních vojsk je tu rázem permanentní armáda.   Šlechta formuje jízdní oddíly těžkooděnců, ale jádrem husitských vojsk […]
Nejzáhadnější rytina všech dob: Lze Melancholii vůbec rozluštit?
Rok 1514 je v životě německého renesančního umělce Albrechta Dürera nesmírně krutý. Umírá mu jeho milovaná matka. „Smutek, který jsem kvůli ní cítil, se nedá ani popsat,“ zaznamenává si tehdy. A pak stvoří Melancholii I, mědiryt zhruba ve formátu A4, který dodnes mate historiky umění.   Podle znalce renesančních umělců Giorgia Vasariho (1511–1574) Dürerova Melancholie […]
Zajímavosti
Užitečný lógr: Hnojí, čistí i předpovídá budoucnost
Ať už jste milovníkem klasického „turka“, nebo kávy překapávané či z presovače, vždy vám zůstane kávová sedlina. Co s ní? Nejjednodušší řešení je ji vyhodit. Ale neukvapujte se! Není to zdaleka jenom odpad, lze ji využít mnoha praktickými způsoby.   Protože káva obsahuje řadu cenných látek, mnoho z jejích živin přechází i do takzvaného lógru. […]
Libeček: Bylinka, která má přivolat lásku
V antice se bez něj neobejdou Řekové ani Římané. Když se pak rozšíří po Evropě, libeček se pěstuje i v klášterních zahradách. Oblíbí si ho nejen léčitelé, ale také kuchaři a v gastronomii si získá stálé místo. A příznivci ezoteriky tvrdí, že vám pomůže do života přivolat lásku i další dobré věci!   Libeček je […]
Hlasitý spánek nás trápí už tisíce let!
Z ložnice starých Egypťanů se ozývá zvuk motorové pily. Kde ji vzali před 3500 lety? Samozřejmě to není pila, to jen muž hrozivě chrápe! Když ženě dojde trpělivost, vyběhne před dům, utrhne větvičku tymiánu a začne s ní mávat své drahé polovičce kolem nosu. Pomůže to?   Z egyptských lékařských papyrů dobře víme, že noční […]
Chrám, kde vládnou krysy
Indie jako by byla zvířatům zaslíbená. Nesmírné popularity si tu užívají v hinduismus posvátné krávy, kterým lidé nesmí zkřivit ani chlup. Ve státě Rádžastán zase chovají v úctě krysy!   Příběh chrámu, který je pojmenován po hinduistické bohyni Karni Matě, se začíná psát někdy mezi 14. a 16. stoletím. V té době je Karni Mata ještě smrtelnice […]
Záhady a napětí
Pronásleduje norskou princeznu duch nacistického generála?
Princezna Martha Louise, dcera norského krále Haralda v podcastu Modern Royal šokuje posluchače, když uvede, že ji trápí duch nacistického generála. Prý na ni zírá, kdykoli je v určité místnosti v norském královském paláci. Podle jejího otce jde o Němce Wilhelma Rediesse, který se v oné místnosti zastřelil!   Princezna Martha Louise Norská (*1971) je […]
Bájná říše z italských Alp: Zničil ji „zářící kámen“?
Vrcholky Dolomit jsou svědkem neobvyklé podívané. Dochází zde ke korunovaci. Při ceremoniálu pozvedne král říše Fanis diadém a posadí ho na hlavu své dcery Dolasilly. Blyští se na něm i Raietta, kámen s magickými schopnostmi. Tedy alespoň podle legendy. Může se zakládat na skutečných událostech?   Princezna Dolasilla si nasadí lehkou stříbřitou zbroj. „Nikdy s ní […]
Talentovaný mrzák Héfaistos
Máme-li si představit pohanského boha, většině z nás nejspíš vytane na mysl urostlá a mocná postava hodna svého božského postavení. Héfaistův případ je však něco úplně jiného. A přesto patří mezi nejoslavovanější bohy antického Řecka.   Na to, že zdaleka ne všechny mytologické příběhy jednotlivých bohů jsou božská rodinná idylka, jsme už poměrně zvyklí. Snad […]
Chavín de Huántar: Hrůzostrašný hukot indiánské věštírny, znamení ze světa bohů?
Chavín, archeologické naleziště v peruánských Andách, dává jméno kultuře, jež se rozvíjí mezi 15. a 5. stoletím př. n. l. Toto místo je významným náboženským a kulturním centrem, které přitahuje lidi z širokého okolí. Chavín je jedním z nejstarších a nejznámějších předkolumbovských nalezišť, proslulé svým uměním a architekturou. Docházelo právě zde k odhalování budoucnosti světa?   […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Monolity z Baalbeku: Kdo a jak přemisťoval obří kvádry?
epochanacestach.cz
Monolity z Baalbeku: Kdo a jak přemisťoval obří kvádry?
Je to záhada, která stále nemá uspokojivé vysvětlení. Féničané před 5000 lety dokázali nejen opracovat, ale hlavně vylomit a přemístit obří kameny o hmotnosti stovek tun. Záhada je o to větší, že ani s dnešní moderní technikou by se nám to nepodařilo. Doslova monumentální je fénická výstavba v Baalbeku, historickém městě ležícím ve východním Libanonu, asi
Proč generál Janko spáchal sebevraždu?
historyplus.cz
Proč generál Janko spáchal sebevraždu?
Generál Janko mlčky nasedne do auta a kývne na řidiče, aby jel. Ten nastartuje, pomalu se rozjede, když tu náhle uslyší za sebou výstřel. Otočí se a spatří, jak z pravého spánku Vladimíra Janka tryská krev a jeho tělo se pomalu sesouvá na podlahu vozu. Ani nezastaví, raději přidá plyn a zamíří do Střešovic do
Skvělá štola podle receptu z Drážďan
tisicereceptu.cz
Skvělá štola podle receptu z Drážďan
Je plná kandovaného ovoce a mandlí. Doslova se rozplývá na jazyku. Suroviny 250 g másla + máslo na potření špetka soli 250 ml mléka moučkový cukr na posypání 1 lžíce hnědého rumu 120 g rozi
Markéta Pyskatá označila svého chotě za neplodného
epochaplus.cz
Markéta Pyskatá označila svého chotě za neplodného
Rozzuřeně buší na bránu, ale nikdo mu neotevírá. Nadávky jenom prší. Těšil se, že po úspěšném lovu spočine v posteli, ale teď má smůlu. Ta pyskatá bestie ho odmítá pustit domů. Brána hradu Tirol ale před Janem Jindřichem Lucemburským a jeho družinou zůstane zavřená. Ve věku pouhých pěti let přijíždí Jan Jindřich Lucemburský (1322–1375), v pořadí
Poklad hlídalo děsivé zvíře a nenechalo si ho vzít
skutecnepribehy.cz
Poklad hlídalo děsivé zvíře a nenechalo si ho vzít
Zříceniny i jeskyně mě vždycky lákaly. Musí v nich být ukryto tolik úžasných pokladů, které čekají na své nalezení! Někdo je ale hlídá. Kdo by nechtěl najít opravdový poklad? Každý o tom sní alespoň jako dítě. Mně to vydrželo celý život, a někdy na to myslím i dnes, když se v noci probudím. Vždyť musí existovat tolik dosud nenalezených pokladů, že
Dala žena Chmelovi ultimátum?
nasehvezdy.cz
Dala žena Chmelovi ultimátum?
Herec Igor Chmela (53) z Jedné rodiny skončil na samotném prahu vyhoření. Až nedávno si uvědomil, že nechce svou práci stavět nad rodinu. Byly totiž časy, kdy děti skoro neviděl. Potkali se v pond
Co nevíte o vodíkových vozech: Nádrž má tři pláště, tankování řídí elektronika
21stoleti.cz
Co nevíte o vodíkových vozech: Nádrž má tři pláště, tankování řídí elektronika
Vodíkové vozy nejsou na silnicích příliš obvyklé, Toyota v nich ale vidí vedle elektromobilů alternativu pro ekologickou mobilitu budoucnosti. Důležitým aspektem je také bezpečnost. Tu zajišťuje speci
Design floridské vily s vlastním příběhem
rezidenceonline.cz
Design floridské vily s vlastním příběhem
Rekonstrukce vily v Palm Beach zachovala její původní eleganci, zároveň jí vtiskla nový esprit uplatněním extravagantních pláten a mixem klasického a moderního nábytku. Se svou rafinovanou hrou kontrastů, spojení a harmonií interiérový design floridské vily od studia Les Ensembliers znovuobjevuje styl Palm Beach. „Tohoto výsledku jsme dosáhli v těsné spolupráci s naší klientkou,“ vysvětluje Richard Ouellette, hlavní designér
Škoda že jsem to nezjistila dříve
nejsemsama.cz
Škoda že jsem to nezjistila dříve
Bratranec s námi vyrůstal pod jednou střechou, protože mu údajně zemřeli rodiče. Když ale zemřel, během vyřizování papírů jsem zjistila, že všechno bylo úplně jinak. Celý svůj život bych se rozdala pro druhé. Proto vlastně nebylo pro nikoho žádným překvapením, že jsem se vydala na dráhu pečovatelky. Práce to je nesmírně těžká, člověk je unavený a kolikrát
Existuje mezi partnery nadpřirozené pouto?
enigmaplus.cz
Existuje mezi partnery nadpřirozené pouto?
Různé studie prokazují, že mezi členy rodiny, které spojuje silné pouto, může existovat cosi jako přenos myšlenek či pocitů. [gallery ids="148477,148476,148478"] Až 65 procent matek ví, jak se
Domácí sebeobrana proti vánočnímu stresu
panidomu.cz
Domácí sebeobrana proti vánočnímu stresu
A je tu zas advent a měli bychom se těšit na svátky. Jenže zařídit, aby bylo napečeno, uklizeno, mít nakoupené dárky… A tak se ocitáme ve stresu. Tak to ale vůbec být nemusí. Braňte se. Třeba tím, že si uděláte čas na sebe a drobné rituály, které vám pomohou. Jděte ven do přírody Myslíte, že
DS N°8: nová generace DS Automobiles
iluxus.cz
DS N°8: nová generace DS Automobiles
Několik týdnů před představením svého zásadního nového modelu odhaluje společnost DS Automobiles novou filozofii pojmenování. Tento přístup propojuje názvy stávající modelové řady a názvy budoucích mo
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