De hoge sterkte van de oude muren van China werd geleverd door rijstbouillon, die de bouwers aan de kalkmortel toevoegden. Een mengsel met het koolhydraat amylopectine was mogelijk het eerste organisch-anorganische composietmateriaal ter wereld.
Composietmaterialen of composieten - vaste materialen met meerdere componenten waarmee u de nuttige eigenschappen van hun componenten kunt combineren, zijn al onmisbaar geworden voor de infrastructuur van menselijke gemeenschappen. De bijzonderheid van composieten is dat ze versterkende elementen combineren die zorgen voor de nodige mechanische eigenschappen van het materiaal, en een bindmiddelmatrix die zorgt voor de gezamenlijke werking van de versterkende elementen. Composietmaterialen worden gebruikt in de bouw (gewapend beton) en in verbrandingsmotoren (coatings op wrijvingsoppervlakken en zuigers), in de luchtvaart en ruimtevaart, bij de vervaardiging van bepantsering en staven.
Maar hoe oud zijn composieten en hoe snel zijn ze effectief geworden? Het eerste dat in je opkomt zijn primitieve bakstenen gemaakt van klei, maar gemengd met stro (wat gewoon de "bindmatrix"), gebruikt in het oude Egypte.
Hoewel deze ontwerpen beter waren dan moderne niet-samengestelde tegenhangers, waren ze nog steeds erg onvolmaakt en daarom van korte duur. De familie van "oude composieten" is hier echter niet toe beperkt. Chinese wetenschappers kwamen erachter dat het geheim van de oude mortel, die de sterkte van de Chinese Muur tegen de druk van eeuwen verzekert, ook op het gebied van de wetenschap van composietmaterialen ligt.
De oude technologie was erg duur, maar effectief.
Mortel werd gemaakt met zoete rijst, een hoofdbestanddeel van moderne Aziatische gerechten. Een groep professor in de fysische chemie Bingjiang Zhang ontdekte dat bouwers al 1,5 jaar geleden een kleverige mortel van rijst gebruikten. Om dit te doen, werd rijstbouillon gemengd met de gebruikelijke ingrediënten voor de oplossing - gebluste kalk (calciumhydroxide), verkregen door kalksteen (calciumcarbonaat) bij hoge temperatuur te calcineren, gevolgd door het resulterende calciumoxide (kalk) te blussen met water.
Misschien was rijstmortel 's werelds eerste complete composietmateriaal dat organische en anorganische componenten combineerde.
Het was sterker en beter bestand tegen regen dan gewone kalkmortel en was zeker de grootste technologische doorbraak van zijn tijd. Het werd alleen gebruikt bij de bouw van bijzonder belangrijke bouwwerken: graven, pagodes en stadsmuren, waarvan sommige tot op de dag van vandaag bewaard zijn gebleven en verschillende krachtige aardbevingen en slooppogingen van moderne bulldozers hebben doorstaan.
Wetenschappers zijn erin geslaagd de "actieve stof" van de rijstoplossing te achterhalen. Het bleek amylopectine te zijn, een polysacharide bestaande uit vertakte ketens van glucosemoleculen, een van de hoofdbestanddelen van zetmeel.
“Een analytische studie heeft aangetoond dat de mortel in oud metselwerk een organisch-anorganisch composietmateriaal is. De samenstelling werd bepaald door thermogravimetrische differentiële scanning calorimetrie (DSC), röntgendiffractie, Fourier transformatie infrarood spectroscopie en scanning elektronenmicroscopie. Er is vastgesteld dat amylopectine de microstructuur vormt van een mengsel met een anorganische component, wat zorgt voor waardevolle bouweigenschappen van de oplossing”, aldus de Chinese onderzoekers in een artikel.
In Europa merken ze op dat sinds de tijd van de oude Romeinen vulkanisch stof is gebruikt om mortel sterker te maken. Zo bereikten ze de stabiliteit van de oplossing voor water - het loste er niet in op, maar werd integendeel alleen maar uitgehard. Deze technologie was wijdverbreid in Europa en West-Azië, maar werd in China niet gebruikt, omdat er simpelweg niet de benodigde natuurlijke materialen waren. Daarom kwamen Chinese bouwers uit de situatie door een biologisch supplement op rijstbasis te ontwikkelen.
Naast historische waarde is de vondst ook praktisch van belang. De voorbereiding van testhoeveelheden van de mortel toonde aan dat dit het meest effectieve middel blijft voor de restauratie van oude gebouwen, waar het vaak nodig is om het verbindingsmateriaal in baksteen of metselwerk te vervangen.