Den høye styrken til de gamle murene i Kina ble levert av risbuljong, som byggherrene la til kalkmørtelen. En blanding som inneholder karbohydratet amylopektin kan ha vært verdens første organisk-uorganiske komposittmateriale.
Komposittmaterialer, eller kompositter - solide flerkomponentmaterialer som lar deg kombinere de nyttige egenskapene til komponentene deres, har allerede blitt uunnværlige for infrastrukturen til menneskelige samfunn. Det særegne ved kompositter er at de kombinerer forsterkende elementer som gir de nødvendige mekaniske egenskapene til materialet, og en bindemiddelmatrise som sikrer felles drift av forsterkningselementene. Komposittmaterialer brukes i konstruksjon (armert betong) og i forbrenningsmotorer (belegg på friksjonsoverflater og stempler), i luftfart og astronautikk, i produksjon av rustninger og stenger.
Men hvor gamle er kompositter og hvor raskt har de blitt effektive? Det første du tenker på er primitive murstein laget av leire, men blandet med halm (som bare er "bindingsmatrisen"), brukt i det gamle Egypt.
Men selv om disse designene var bedre enn moderne ikke-sammensatte motstykker, var de fortsatt veldig ufullkomne og derfor kortvarige. Familien av "gamle kompositter" er imidlertid ikke begrenset til dette. Kinesiske forskere klarte å finne ut at hemmeligheten bak den gamle mørtelen, som sikrer styrken til den kinesiske mur mot århundrenes press, også ligger innen komposittmaterialevitenskap.
Den eldgamle teknologien var veldig dyr, men effektiv.
Mørtel ble laget med søt ris, en stift i moderne asiatiske retter. En gruppe professorer i fysisk kjemi Bingjiang Zhang fant at byggherrer brukte en klebrig morter laget av ris så tidlig som for 1,5 år siden. For å gjøre dette ble risbuljong blandet med de vanlige ingrediensene for løsningen - lesket kalk (kalsiumhydroksid), oppnådd ved å kalsinere kalkstein (kalsiumkarbonat) ved høy temperatur, etterfulgt av lesking av det resulterende kalsiumoksidet (quicklime) med vann.
Kanskje var rismørtel verdens første komplette komposittmateriale som kombinerte organiske og uorganiske komponenter.
Den var sterkere og mer motstandsdyktig mot regn enn vanlig kalkmørtel og var absolutt det største teknologiske gjennombruddet i sin tid. Den ble bare brukt i konstruksjonen av spesielt viktige strukturer: graver, pagoder og bymurer, hvorav noen har overlevd til i dag og motstått flere kraftige jordskjelv og rivingsforsøk fra moderne bulldosere.
Forskere klarte å finne ut det "aktive stoffet" i risløsningen. Det viste seg å være amylopektin, et polysakkarid som består av forgrenede kjeder av glukosemolekyler, en av hovedkomponentene i stivelse.
«En analytisk studie har vist at mørtelen i gammelt murverk er et organisk-uorganisk komposittmateriale. Sammensetningen ble bestemt ved termogravimetrisk differensiell skanningkalorimetri (DSC), røntgendiffraksjon, Fouriertransform infrarød spektroskopi og skanningselektronmikroskopi. Det er fastslått at amylopektin danner mikrostrukturen til en blanding med en uorganisk komponent, noe som gir verdifulle byggeegenskaper til løsningen, sier de kinesiske forskerne i en artikkel.
I Europa, bemerker de, siden de gamle romernes tid har vulkansk støv blitt brukt for å gi mørtel styrke. Dermed oppnådde de stabiliteten til løsningen til vann - den ble ikke oppløst i den, men tvert imot bare herdet. Denne teknologien var utbredt i Europa og Vest-Asia, men ble ikke brukt i Kina, siden det rett og slett ikke var de nødvendige naturlige materialene. Derfor kom kinesiske byggherrer ut av situasjonen ved å utvikle et økologisk risbasert kosttilskudd.
I tillegg til historisk verdi er funnet også praktisk viktig. Forberedelsen av testmengder av mørtelen viste at det fortsatt er det mest effektive middelet for restaurering av gamle bygninger, hvor det ofte er nødvendig å erstatte forbindelsesmaterialet i murstein eller murverk.