Kiinan muinaisten muurien lujuuden antoi riisiliemi, jota rakentajat lisäsivät kalkkilaastiin. Hiilihydraattia amylopektiiniä sisältävä seos on saattanut olla maailman ensimmäinen orgaaninen-epäorgaaninen komposiittimateriaali.
Komposiittimateriaalit eli komposiitit – monikomponenttiset kiinteät materiaalit, jotka mahdollistavat komponenttien hyödyllisten ominaisuuksien yhdistämisen, ovat jo tulleet välttämättömiksi ihmisyhteisöjen infrastruktuurille. Komposiittien erikoisuus on, että niissä yhdistyvät lujiteelementit, jotka tarjoavat materiaalille tarvittavat mekaaniset ominaisuudet, ja sideainematriisi, joka varmistaa lujiteelementtien yhteistoiminnan. Komposiittimateriaaleja käytetään rakentamisessa (teräsbetoni) ja polttomoottoreissa (kitkapintojen ja mäntien pinnoitteet), ilmailussa ja astronautiikassa, panssarien ja tankojen valmistuksessa.
Mutta kuinka vanhoja komposiitit ovat ja kuinka nopeasti ne ovat tulleet tehokkaiksi? Ensimmäisenä mieleen tulee primitiiviset savesta tehdyt tiilet, jotka on sekoitettu olkiin (joka on vain "sidosmatriisi"), joita käytettiin muinaisessa Egyptissä.
Vaikka nämä mallit olivat parempia kuin nykyaikaiset ei-komposiittiset vastineet, ne olivat silti erittäin epätäydellisiä ja siksi lyhytikäisiä. "Muinaisten komposiittien" perhe ei kuitenkaan rajoitu tähän. Kiinalaiset tiedemiehet onnistuivat saamaan selville, että muinaisen laastin salaisuus, joka varmistaa Kiinan muurin lujuuden vuosisatojen painetta vastaan, piilee myös komposiittimateriaalitieteen alalla.
Vanha tekniikka oli erittäin kallista, mutta tehokasta.
Laastin valmistuksessa käytettiin makeaa riisiä, joka on nykyaikaisten aasialaisten ruokien perusaine. Fysikaalisen kemian professori Bingjiang Zhang havaitsi, että rakentajat käyttivät riisistä valmistettua tahmeaa laastia jo 1,5 vuotta sitten. Tätä varten riisiliemi sekoitettiin liuoksen tavanomaisiin ainesosiin – sammutettuun kalkkiin (kalsiumhydroksidi), joka saatiin polttamalla kalkkikiveä (kalsiumkarbonaattia) korkeassa lämpötilassa, minkä jälkeen saatu kalsiumoksidi (polttokalkki) sammutettiin vedellä.
Ehkä riisilaasti oli maailman ensimmäinen täydellinen komposiittimateriaali, joka yhdisti orgaanisia ja epäorgaanisia komponentteja.
Se oli vahvempi ja sadekestävämpi kuin tavallinen kalkkilaasti ja oli varmasti aikansa suurin teknologinen läpimurto. Sitä käytettiin vain erityisen tärkeiden rakenteiden rakentamisessa: hautoja, pagodeja ja kaupungin muureja, joista osa on säilynyt tähän päivään asti ja kestänyt useita voimakkaita maanjäristyksiä ja nykyaikaisten puskutraktorien purkuyrityksiä.
Tutkijat onnistuivat selvittämään riisiliuoksen "aktiivisen aineen". Se osoittautui amylopektiiniksi, polysakkaridiksi, joka koostuu glukoosimolekyylien haarautuneista ketjuista, joka on yksi tärkkelyksen pääkomponenteista.
”Analyyttinen tutkimus on osoittanut, että muinaisen muurauksen laasti on orgaaninen-epäorgaaninen komposiittimateriaali. Koostumus määritettiin termogravimetrisella differentiaalisella pyyhkäisykalorimetrialla (DSC), röntgendiffraktiolla, Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopialla ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. On todettu, että amylopektiini muodostaa seoksen mikrorakenteen epäorgaanisen komponentin kanssa, mikä antaa liuokselle arvokkaita rakennusominaisuuksia”, kiinalaiset tutkijat kertovat artikkelissa.
He huomauttavat, että Euroopassa muinaisten roomalaisten ajoista lähtien vulkaanista pölyä on käytetty laastin lujuuden lisäämiseen. Siten he saavuttivat liuoksen stabiilisuuden veteen - se ei liuennut siihen, vaan päinvastoin vain kovetti. Tämä tekniikka oli laajalle levinnyt Euroopassa ja Länsi-Aasiassa, mutta sitä ei käytetty Kiinassa, koska siellä ei yksinkertaisesti ollut tarvittavia luonnonmateriaaleja. Siksi kiinalaiset rakentajat selvisivät tilanteesta kehittämällä luomuriisipohjaisen lisäravinteen.
Historiallisen arvon lisäksi löytö on tärkeä myös käytännön kannalta. Laastin testimäärien valmistus osoitti, että se on edelleen tehokkain tapa entisöidä vanhoja rakennuksia, joissa usein joudutaan korvaamaan liitosmateriaali tiilissä tai muurauksessa.