Високата якост на древните китайски стени се осигурява от оризов бульон, който строителите добавят към варовия разтвор. Смес, съдържаща въглехидрата амилопектин, може да е първият в света органично-неорганичен композитен материал.
Композитните материали или композитите - многокомпонентни твърди материали, които ви позволяват да комбинирате полезните свойства на техните компоненти, вече са станали незаменими за инфраструктурата на човешките общности. Особеността на композитите е, че те комбинират усилващи елементи, които осигуряват необходимите механични характеристики на материала, и свързваща матрица, която осигурява съвместната работа на усилващите елементи. Композитните материали се използват в строителството (стоманобетон) и в двигатели с вътрешно горене (покрития върху триещи се повърхности и бутала), в авиацията и космонавтиката, в производството на брони и пръти.
Но на колко години са композитите и колко бързо са станали ефективни? Първото нещо, което идва на ум, са примитивни тухли, направени от глина, но смесени със слама (която е просто „свързващата матрица“), използвани в древен Египет.
Въпреки това, въпреки че тези дизайни бяха по-добри от съвременните некомпозитни аналози, те все още бяха много несъвършени и следователно краткотрайни. Семейството на „древните композити“ обаче не се ограничава до това. Китайски учени успяха да открият, че тайната на древния хоросан, който осигурява здравината на Великата китайска стена срещу натиска на вековете, също се крие в областта на науката за композитните материали.
Древната технология беше много скъпа, но ефективна.
Хоросанът е бил направен от сладък ориз, основен продукт на съвременните азиатски ястия. Група от професор по физическа химия Bingjiang Zhang установи, че строителите са използвали лепкав хоросан, направен от ориз, още преди 1,5 години. За целта оризовият бульон се смесва с обичайните съставки за разтвора – гасена вар (калциев хидроксид), получена чрез калциниране на варовик (калциев карбонат) при висока температура, последвано от гасене на получения калциев оксид (негасена вар) с вода.
Може би оризовият хоросан е първият в света цялостен композитен материал, който комбинира органични и неорганични компоненти.
Той беше по-здрав и по-устойчив на дъжд от обикновения варов разтвор и със сигурност беше най-големият технологичен пробив на своето време. Използван е само при изграждането на особено важни структури: гробници, пагоди и градски стени, някои от които са оцелели и до днес и са устояли на няколко мощни земетресения и опити за разрушаване от модерни булдозери.
Учените успяха да открият „активното вещество“ на оризовия разтвор. Оказа се, че това е амилопектин, полизахарид, състоящ се от разклонени вериги от глюкозни молекули, един от основните компоненти на нишестето.
„Аналитично изследване показа, че хоросанът в древната зидария е органично-неорганичен композитен материал. Съставът се определя чрез термогравиметрична диференциална сканираща калориметрия (DSC), рентгенова дифракция, инфрачервена спектроскопия с преобразуване на Фурие и сканираща електронна микроскопия. Установено е, че амилопектинът образува микроструктурата на смес с неорганичен компонент, което осигурява ценни градивни свойства на разтвора“, казват китайските изследователи в статия.
В Европа, отбелязват те, от времето на древните римляни вулканичният прах е бил използван за придаване на здравина на хоросана. По този начин те постигнаха устойчивост на разтвора към водата - той не се разтваря в нея, а напротив, само се втвърдява. Тази технология беше широко разпространена в Европа и Западна Азия, но не беше използвана в Китай, тъй като просто нямаше необходимите естествени материали. Затова китайските строители излязоха от ситуацията, като разработиха органична добавка на основата на ориз.
Освен историческа стойност, откритието е важно и в практическо отношение. Приготвянето на пробни количества от разтвора показа, че той остава най-ефективното средство за реставрация на старинни сгради, където често се налага подмяна на свързващия материал в тухла или зидария.