Високу міцність стародавніх стін Китаю забезпечував рисовий відвар, який будівельники додавали у вапняний розчин. Суміш, що містить вуглевод амілопектин, могла бути першим у світі органічно-неорганічним композитним матеріалом.
Композитні матеріали, або композити – багатокомпонентні тверді матеріали, які дозволяють поєднувати корисні властивості своїх компонентів, вже стали незамінними для інфраструктури людських спільнот. Особливістю композитів є те, що вони поєднують у собі армуючі елементи, які забезпечують необхідні механічні характеристики матеріалу, і сполучну матрицю, яка забезпечує спільну роботу армуючих елементів. Композиційні матеріали використовують у будівництві (залізобетон) і в двигунах внутрішнього згоряння (покриття поверхонь тертя і поршнів), в авіації та космонавтиці, при виготовленні броні і стрижнів.
Але скільки років композитам і як швидко вони стали ефективними? Перше, що спадає на думку, це примітивні цеглини, зроблені з глини, але з домішкою соломи (яка є просто «сполучною матрицею»), використовувані в Стародавньому Єгипті.
Однак, незважаючи на те, що ці конструкції були кращими за сучасні некомпозитні аналоги, вони все ще були дуже недосконалі і тому недовговічні. Однак цим сімейство «стародавніх композитів» не обмежується. Китайським вченим вдалося з'ясувати, що секрет стародавнього будівельного розчину, який забезпечує міцність Великої китайської стіни проти тиску століть, також лежить у галузі композиційного матеріалознавства.
Стародавня технологія була дуже дорогою, але ефективною.
Для приготування розчину використовували солодкий рис, який є основним продуктом сучасних азіатських страв. Група професора фізичної хімії Бінцзян Чжана виявила, що будівельники використовували липкий розчин з рису ще 1,5 роки тому. Для цього рисовий відвар змішували зі звичайними інгредієнтами для розчину – гашеним вапном (гідроксидом кальцію), отриманим прожарюванням вапняку (карбонату кальцію) при високій температурі з подальшим гашенням утвореного оксиду кальцію (негашеного вапна) водою.
Можливо, рисовий розчин був першим у світі цілісним композиційним матеріалом, який поєднував органічні та неорганічні компоненти.
Він був міцнішим і стійкішим до дощу, ніж звичайний вапняний розчин, і, безперечно, був найбільшим технологічним проривом свого часу. Його використовували лише при будівництві особливо важливих споруд: гробниць, пагод і міських стін, деякі з яких збереглися до наших днів і витримали кілька потужних землетрусів і спроби руйнування сучасними бульдозерами.
Вченим вдалося з'ясувати «діючу речовину» рисового розчину. Ним виявився амілопектин, полісахарид, що складається з розгалужених ланцюгів молекул глюкози, одного з основних компонентів крохмалю.
«Аналітичне дослідження показало, що розчин у стародавній кладці є органічно-неорганічним композитним матеріалом. Склад визначали за допомогою термогравіметричної диференціальної скануючої калориметрії (ДСК), рентгенівської дифракції, інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є та скануючої електронної мікроскопії. Встановлено, що амілопектин утворює мікроструктуру суміші з неорганічним компонентом, що забезпечує цінні будівельні властивості розчину», — йдеться в статті китайських дослідників.
У Європі, зазначають вони, з часів стародавніх римлян вулканічний пил використовувався для додання міцності розчину. Таким чином досягли стійкості розчину до води – він не розчинявся в ній, а, навпаки, лише твердів. Ця технологія була широко поширена в Європі та Західній Азії, але не використовувалася в Китаї, оскільки там просто не було необхідних природних матеріалів. Тому китайські будівельники вийшли із ситуації, розробивши органічну добавку на основі рису.
Крім історичної цінності, знахідка важлива і в практичному плані. Приготування пробних кількостей розчину показало, що він залишається найефективнішим засобом для реставрації старовинних будівель, де часто доводиться замінювати сполучний матеріал у цеглі чи кладці.