Rezistența mare a zidurilor antice ale Chinei a fost asigurată de bulionul de orez, pe care constructorii l-au adăugat la mortarul de var. Un amestec care conține carbohidrat amilopectină poate fi primul material compozit organic-anorganic din lume.
Materiale compozite, sau compozite – materiale solide multicomponente care vă permit să combinați proprietățile utile ale componentelor lor, au devenit deja indispensabile pentru infrastructura comunităților umane. Particularitatea compozitelor este că combină elemente de armare care asigură caracteristicile mecanice necesare ale materialului și o matrice de liant care asigură funcționarea în comun a elementelor de armare. Materialele compozite sunt utilizate în construcții (beton armat) și în motoarele cu ardere internă (acoperiri pe suprafețe de frecare și pistoane), în aviație și astronautică, la fabricarea de blindaje și tije.
Dar cât de vechi au compozitele și cât de repede au devenit eficiente? Primul lucru care îmi vine în minte sunt cărămizile primitive făcute din lut, dar amestecate cu paie (care este doar „matricea de legătură”), folosite în Egiptul antic.
Cu toate acestea, deși aceste modele erau mai bune decât omologii moderni non-compozit, ele erau încă foarte imperfecte și, prin urmare, de scurtă durată. Cu toate acestea, familia „compozitelor antice” nu se limitează la aceasta. Oamenii de știință chinezi au reușit să afle că secretul mortarului antic, care asigură rezistența Marelui Zid Chinezesc împotriva presiunii secolelor, se află și în domeniul științei materialelor compozite.
Tehnologia antică era foarte scumpă, dar eficientă.
Mortarul a fost făcut din orez dulce, un element de bază al mâncărurilor asiatice moderne. Un grup de profesor de chimie fizică Bingjiang Zhang a descoperit că constructorii foloseau un mortar lipicios făcut din orez încă de acum 1,5 ani. Pentru a face acest lucru, bulionul de orez a fost amestecat cu ingredientele obișnuite pentru soluție – var stins (hidroxid de calciu), obținut prin calcinarea calcarului (carbonat de calciu) la temperatură ridicată, urmată de stingerea oxidului de calciu (var neted) rezultat cu apă.
Poate că mortarul de orez a fost primul material compozit complet din lume care a combinat componente organice și anorganice.
Era mai puternic și mai rezistent la ploaie decât mortarul de var obișnuit și a fost cu siguranță cea mai mare descoperire tehnologică a timpului său. A fost folosit doar la construirea unor structuri deosebit de importante: morminte, pagode și ziduri ale orașului, dintre care unele au supraviețuit până în zilele noastre și au rezistat mai multor cutremure puternice și încercări de demolare ale buldozerelor moderne.
Oamenii de știință au reușit să afle „substanța activă” a soluției de orez. S-a dovedit a fi amilopectină, o polizaharidă constând din lanțuri ramificate de molecule de glucoză, una dintre componentele principale ale amidonului.
„Un studiu analitic a arătat că mortarul din zidăria antică este un material compozit organic-anorganic. Compoziția a fost determinată prin calorimetrie cu scanare diferenţială termogravimetrică (DSC), difracție de raze X, spectroscopie în infraroșu cu transformată Fourier și microscopie electronică cu scanare. S-a stabilit că amilopectina formează microstructura unui amestec cu o componentă anorganică, care oferă proprietăți de construcție valoroase ale soluției”, spun cercetătorii chinezi într-un articol.
În Europa, notează ei, încă de pe vremea vechilor romani, praful vulcanic a fost folosit pentru a adăuga rezistență mortarului. Astfel, au obținut stabilitatea soluției la apă – nu s-a dizolvat în ea, ci, dimpotrivă, doar s-a întărit. Această tehnologie a fost răspândită în Europa și Asia de Vest, dar nu a fost folosită în China, deoarece pur și simplu nu existau materialele naturale necesare. Prin urmare, constructorii chinezi au ieșit din situație prin dezvoltarea unui supliment organic pe bază de orez.
Pe lângă valoarea istorică, descoperirea este importantă și din punct de vedere practic. Pregătirea cantităților de testare a mortarului a arătat că acesta rămâne cel mai eficient mijloc pentru restaurarea clădirilor vechi, unde este adesea necesară înlocuirea materialului de legătură în cărămidă sau zidărie.