Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Němečtí vědci vytvořili nejlehčí materiál. Sto kubíků zvednete hravě

Uhlíkatý materiál představený německými vědci má hmotnost jen pár set gramů na metr krychlový. Přesto se vám v ruce nerozpadne.

Na mikroskopickém snímku je vidět, že aerografit je v podstatě uhlíkové chmýří. Vpravo dole je vyznačené měřítko (v mikrometrech, tj. miliontinách metru). | foto: Schulte et al.

Nevíme, jak lehké to mají vědci z týmu Karla Schulteho v životě, ale ve vědě si to rozhodli trochu ulehčit. Odborníci z Hamburské univerzity představili nejlehčí materiál na světě ve své nové práci v časopise Advanced Materials . Nazývají ho "aerografit" (složenina ze slov vzduch a uhlík).

V podstatě jde o síť tenkých uhlíkových vláken. Metr krychlový této "pavučiny" činí méně než 200 gramů. To znamená, že téměř každý z nás by dokázal zvednout krychli s hranou o délce pět metrů (ta by vážila cca 25 kg). Hlavně díky tomu, že aerografit je z větší části to, co jeho název napovídá: vzduch. Jednotlivá uhlíková vlákna mají mezi sebou spoustu volného prostoru.

Přesto nemusí jít o materiál, který skončí jenom v Guinnessově knize rekordů a jinak nenajde použití (byť to samozřejmě není vůbec vyloučené). Aerografit je totiž poměrně robustní a v ruce se vám rozhodně nerozpadne jako chmýří, i když je mnohokrát lehčí. Je poměrně pevný i pružný: zvládne kompresi do mnohonásobně menšího objemu a vlákna se znovu narovnají (nu, vždyť je to z větší části vzduch). Přesné údaje, včetně například výsledků testů pružnosti v tahu, najdete v práci německých vědců.

Nepochybně jde ovšem o rekord: pokud byste hledali předchozí držitele titulu nejlehčího materiálu, narazili byste na látky zhruba pětkrát hmotnější. Zhruba 900 gramů na metr krychlový má hmotnost mřížka ze sloučeniny fostoru a niklu, kterou v loňském roce představili odborníci z laboratoří HRL v USA.

Ještě předtím byl za nejlehčí materiál považovaný aerogel z oxidu křemičitého, který používala sonda Stardust ke sběru vzorků částic meziplanetárního prachu. Jeho hustota se pohybovala přes kilogram na metr krychlový objemu. Gel byl tak jemný (říká se mu kvůli vzhledu také "zmrzlý dým,"), že částice prachu, které do něj v rychlosti několika kilometrů za sekundu narazily, přežily srážku v nezměněném stavu. Při dopadu na pevnější materiál by se zahřály a vypařily.

Hlavní použití ale dnes skýtají aerogely (není jenom jeden) jako tepelná izolace, protože v téhle roli jsou velmi účinné. Největší potíž je kromě ceny v tom, že se materiál znehodnocuje v přímém styku s vodou. Aerogel je totiž v podstatě gel zbavený vody tak pomalu, že si zachová svou strukturu. Ve styku s vodou se vrací ke své gelové podstatě. Problém lze do jisté míry obejít, ale není to úplně jednoduché.

Donedávna nejlehčí známý materiál, kovová "mřížka" z HRL Laboratories, předvádí svou lehkost

Aerogel z oxidu křemičitého

Co s tím?

Materiál sám není tak převratný, jak by se mohlo laikům zdát: "Takhle pěkné sítě z nanotrubiček (tak se říká mikroskopickým "válečkům", které tvoří někdy jen atom silnou vrstvou uhlíku, pozn. red.) se často nevidí, ale na druhou stranu to není úplná novinka", říká Otakar Frank z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského.

S růstem uhlíkových nanotrubiček do "třetího rozměru" se podle Otakara Franka experimentuje už delší dobu. Pokusy se více či méně liší použitým postupem, v některých případech byly dokonce do značné míry podobné technologii německého týmu.

Ten vytvořil pavučinu z uhlíku na "lešení" z oxidu zinku, který nechali rozložit a doslova odfouknout. Tento postup také znamená, že aerografit lze vytvořit více či méně "řídký", a tedy i hmotný. Ale hranici kolem 0,2 kg/m³ můžeme zřejmě považovat za tu spodní.

Proč se tím zabývá tolik týmů? Za prvé proto, že uhlík je dnes v kurzu, především díky "zázračnému" materiálu grafenu. To je tenká vrstva uhlíku, znovu nejlépe o síle jediného atomu, který díky svým vlastnostem učaroval v posledních letech fyzikům (v roce 2010 za jeho objev byla udělena Nobelova cena). 

Grafen ve velkém v praxi nejspíše uvidíme v dotykových displejích, ale jeho použití bude zřejmě mnohem širší. Zajímavé bude například sledovat, zda skutečně nahradí v elektronice křemík a umožní tak další výkonnostní skok, jak se dnes domnívá řada odborníků. Nejrůznější typy "3D uhlíku" více či méně podobné aerografitu by mohly dále rozšířit slibné možnosti prvku. Mohla by tak vzniknout úplně nová skupina lehkých, případně vodivých a přitom velmi odolných a pevných materiálů. 

Využití by mohla být mnohá, jedno z nich je například pro čištění odpadů nebo výrobu lehčích a trvanlivějších baterií. I když konkrétně v případě "aerografitu" tohle není zrovna jisté, říká Otakar Frank, protože je příliš porézní. Na druhou stranu je možné ho stlačit nebo vyrobit hustší, a tak jeho vlastnosti regulovat. Pohádkově lehký uhlík tak rozhodně nemusí zůstat jenom rekordmanem uzavřeným v laboratoři.

  • Nejčtenější

Rok od zkázy ponorky Titan. Vyplouvají děsivá zjištění i nové otázky

v diskusi je 102 příspěvků

20. června 2024  7:32

Před rokem, 18. června 2023, se v severním Atlantiku ztratila ponorka Titan společnosti Ocean Gate....

Ruské radary včasné výstrahy. Ani jim neprospívá válka proti Ukrajině

v diskusi je 108 příspěvků

17. června 2024

V předposledním květnovém týdnu ukrajinské drony zřejmě zasáhly ruské radarové stanice u měst...

{NADPIS}

{LABEL} {POPISEK}

Zamáčknete slzu? Windows se definitivně zbavuje tří typických aplikací

v diskusi je 9 příspěvků

19. června 2024

Premium Změna je život, řekli si možná v Microsoftu. V nadcházející aktualizaci systému Windows 11 24H2 se...

Hoffmann nechal vypnout rozhlas. Jako jeden z mála komunistů skončil ve vězení

v diskusi je 57 příspěvků

15. června 2024

Před 100 lety se narodil Karel Hoffmann, člen konzervativní kliky uvnitř KSČ, který během okupace v...

{NADPIS}

{LABEL} {POPISEK}

Možná jste ani netušili, že Microsoft Word umí tyto tři věci

v diskusi je 27 příspěvků

18. června 2024

Je těžké narazit na někoho, kdo by neznal Microsoft Word. Možná však bude stejně vzácné potkat...

Masaryk před 100 lety poprvé navštívil „svou“ Masarykovu univerzitu v Brně

v diskusi nejsou příspěvky

22. června 2024

Prezident Tomáš Garrigue Masaryk navštívil 22. června 1924 poprvé univerzitu, která nesla a stále...

Jak unikli vyhynutí jediní dodnes žijící dinosauři

v diskusi nejsou příspěvky

22. června 2024

Dlouho byly okolnosti jejich přežití do kenozoika zahaleny závojem tajemství, v poslední době ovšem...

Zkoumá žraloky žijící 400 let. Tajemství dlouhověkosti je v DNA, líčí biolog

v diskusi je 1 příspěvek

21. června 2024

Premium Žralok malohlavý má zřejmě ve své DNA nějakou molekulárně-genetickou „vychytávku“, která mu...

Před 20 lety první soukromý stroj s lidmi vystoupal do vesmírného prostoru

v diskusi jsou 4 příspěvky

21. června 2024  13:02

Výšku 100 kilometrů nad povrchem Země, která je považována za hranici vesmíru, překonal před...

Putine, běž do prd*le, zahlásil na koncertě Rod Stewart. Němci zpěváka vypískali

S překvapivou vlnou nevole se na svém nedělním koncertu v Lipsku setkal rockový král Rod Stewart. Během vystoupení se...

Ostuda bratrů Bendigů v AZ-kvízu. Jan se vymlouval na trému z Mareše

Ve speciálním díle AZ-kvízu s názvem ČT art kvíz se proti sobě utkali bratři Jan a Marsell Bendigovi. V soutěži se jim...

Výhru ze Survivoru utratil Mikýř za rozhovor v prázdné O2 areně, vydělal miliony

Martin „Mikýř“ Mikyska (30) vytěžil své vítězství v reality show Survivor Česko & Slovensko 2024 na maximum. Povedl se...

Tvrz koupil za 76 tisíc a daroval ji manželce. Pak ruinu 20 let opravoval

Pavel David zahlédl v dubnu roku 2003 v novinách inzerát: „Prodám tvrz za 76 000 Kč.“ Ještě ten den si jel zříceninu...

Rok od zkázy ponorky Titan. Vyplouvají děsivá zjištění i nové otázky

Před rokem, 18. června 2023, se v severním Atlantiku ztratila ponorka Titan společnosti Ocean Gate. Pátrání potvrdilo...