Vysokou pevnost starověkých čínských hradeb zajišťoval rýžový vývar, který stavitelé přidávali do vápenné malty. Směs obsahující uhlohydrátový amylopektin mohla být prvním organicko-anorganickým kompozitním materiálem na světě.
Kompozitní materiály, neboli kompozity – vícesložkové pevné materiály, které umožňují kombinovat užitné vlastnosti jejich složek, se již staly nepostradatelnými pro infrastrukturu lidských komunit. Zvláštností kompozitů je, že kombinují výztužné prvky, které zajišťují nezbytné mechanické vlastnosti materiálu, a pojivovou matrici, která zajišťuje společné fungování výztužných prvků. Kompozitní materiály se používají ve stavebnictví (železobeton) a ve spalovacích motorech (nátěry na třecích plochách a pístech), v letectví a kosmonautice, při výrobě pancíře a tyčí.
Ale jak staré jsou kompozity a jak rychle se staly účinnými? První věc, která vás napadne, jsou primitivní cihly vyrobené z hlíny, ale smíchané se slámou (což je jen „pojivá matrice“), používané ve starověkém Egyptě.
Ačkoli však tyto návrhy byly lepší než moderní nekompozitní protějšky, byly stále velmi nedokonalé, a proto měly krátké trvání. Rodina „starověkých kompozitů“ však není omezena na toto. Čínským vědcům se podařilo zjistit, že tajemství starověkého hmoždíře, který zajišťuje pevnost Velké čínské zdi proti tlaku staletí, spočívá také v oblasti nauky o kompozitních materiálech.
Starověká technologie byla velmi drahá, ale účinná.
Malta byla vyrobena ze sladké rýže, která je základem moderních asijských jídel. Skupina profesora fyzikální chemie Bingjiang Zhang zjistila, že stavitelé používali lepkavou maltu vyrobenou z rýže již před 1,5 lety. K tomu byl rýžový vývar smíchán s obvyklými přísadami pro roztok – hašené vápno (hydroxid vápenatý), získané kalcinací vápence (uhličitanu vápenatého) při vysoké teplotě a následně hašením vzniklého oxidu vápenatého (páleného vápna) vodou.
Možná byla rýžová malta prvním kompletním kompozitním materiálem na světě, který kombinoval organické a anorganické složky.
Byla pevnější a odolnější vůči dešti než běžná vápenná malta a byla jistě největším technologickým průlomem své doby. Používal se pouze při stavbě zvláště důležitých staveb: hrobek, pagod a městských hradeb, z nichž některé se dochovaly dodnes a odolají několika silným zemětřesením a demoličním pokusům moderních buldozerů.
Vědcům se podařilo zjistit „účinnou látku“ rýžového roztoku. Ukázalo se, že jde o amylopektin, polysacharid skládající se z rozvětvených řetězců molekul glukózy, jedné z hlavních složek škrobu.
„Analytická studie ukázala, že malta ve starověkém zdivu je organicko-anorganický kompozitní materiál. Složení bylo stanoveno termogravimetrickou diferenciální skenovací kalorimetrií (DSC), rentgenovou difrakcí, infračervenou spektroskopií s Fourierovou transformací a skenovací elektronovou mikroskopií. Bylo zjištěno, že amylopektin tvoří mikrostrukturu směsi s anorganickou složkou, která poskytuje cenné stavební vlastnosti roztoku, “uvádějí čínští vědci v článku.
Poznamenávají, že v Evropě se od dob starých Římanů používal sopečný prach k doplnění pevnosti malty. Dosáhli tak stability roztoku vůči vodě – ta se v ní nerozpouštěla, ale naopak pouze tvrdla. Tato technologie byla rozšířena v Evropě a západní Asii, ale nebyla použita v Číně, protože tam prostě nebyly potřebné přírodní materiály. Čínští stavitelé se proto dostali ze situace vývojem doplňku na bázi organické rýže.
Kromě historické hodnoty je objev důležitý i z praktického hlediska. Příprava zkušebních množství malty ukázala, že zůstává nejúčinnějším prostředkem pro obnovu starých staveb, kde je často nutné vyměnit spojovací materiál v cihle nebo zdivu.