Den höga styrkan hos de gamla murarna i Kina tillhandahölls av risbuljong, som byggarna lade till kalkmorteln. En blandning innehållande kolhydraten amylopektin kan ha varit världens första organiskt-oorganiska kompositmaterial.
Kompositmaterial, eller kompositer - fasta flerkomponentmaterial som låter dig kombinera de användbara egenskaperna hos deras komponenter, har redan blivit oumbärliga för infrastrukturen i mänskliga samhällen. Det speciella med kompositer är att de kombinerar förstärkningselement som ger materialets nödvändiga mekaniska egenskaper, och en bindemedelsmatris som säkerställer förstärkningselementens gemensamma funktion. Kompositmaterial används i konstruktion (armerad betong) och i förbränningsmotorer (beläggningar på friktionsytor och kolvar), inom flyg och astronautik, vid tillverkning av pansar och stavar.
Men hur gamla är kompositer och hur snabbt har de blivit effektiva? Det första som kommer att tänka på är primitiva tegelstenar gjorda av lera, men blandade med halm (som bara är "bindningsmatrisen"), som används i det gamla Egypten.
Men även om dessa mönster var bättre än moderna icke-kompositmotsvarigheter, var de fortfarande mycket ofullkomliga och därför kortlivade. Familjen av "urgamla kompositer" är dock inte begränsad till detta. Kinesiska vetenskapsmän lyckades ta reda på att hemligheten med det gamla murbruket, som säkerställer styrkan hos den kinesiska muren mot århundradens tryck, också ligger inom kompositmaterialvetenskapen.
Den antika tekniken var mycket dyr, men effektiv.
Mortel gjordes med sött ris, en stapelvara i moderna asiatiska rätter. En grupp professorer i fysikalisk kemi Bingjiang Zhang fann att byggare använde en klibbig mortel gjord av ris så tidigt som för 1,5 år sedan. För att göra detta blandades risbuljong med de vanliga ingredienserna för lösningen - släckt kalk (kalciumhydroxid), erhållen genom att kalcinera kalksten (kalciumkarbonat) vid hög temperatur, följt av släckning av den resulterande kalciumoxiden (quicklime) med vatten.
Rismortel var kanske världens första kompletta kompositmaterial som kombinerade organiska och oorganiska komponenter.
Den var starkare och mer tålig mot regn än vanlig kalkbruk och var definitivt det största tekniska genombrottet på sin tid. Den användes endast för att bygga särskilt viktiga strukturer: gravar, pagoder och stadsmurar, av vilka några har överlevt till denna dag och stått emot flera kraftiga jordbävningar och rivningsförsök av moderna bulldozrar.
Forskare lyckades ta reda på den "aktiva substansen" i rislösningen. Det visade sig vara amylopektin, en polysackarid som består av grenade kedjor av glukosmolekyler, en av huvudkomponenterna i stärkelse.
”En analytisk studie har visat att murbruket i forntida murverk är ett organiskt-oorganiskt kompositmaterial. Sammansättningen bestämdes genom termogravimetrisk differentiell scanningkalorimetri (DSC), röntgendiffraktion, Fouriertransform infraröd spektroskopi och svepelektronmikroskopi. Det har konstaterats att amylopektin bildar mikrostrukturen i en blandning med en oorganisk komponent, vilket ger värdefulla byggegenskaper för lösningen, säger de kinesiska forskarna i en artikel.
I Europa noterar de att sedan de gamla romarnas tid har vulkaniskt stoft använts för att ge murbruk styrka. Således uppnådde de stabiliteten hos lösningen till vatten - den löstes inte upp i den, utan tvärtom bara härdades. Denna teknik var utbredd i Europa och västra Asien, men användes inte i Kina, eftersom det helt enkelt inte fanns de nödvändiga naturliga materialen. Därför kom kinesiska byggare ur situationen genom att utveckla ett ekologiskt risbaserat tillskott.
Utöver historiskt värde är upptäckten också viktig rent praktiskt. Beredningen av testkvantiteter av murbruket visade att det förblir det mest effektiva sättet för restaurering av gamla byggnader, där det ofta är nödvändigt att ersätta anslutningsmaterialet i tegel eller murverk.