La haute résistance des anciens murs de Chine était fournie par le bouillon de riz, que les constructeurs ajoutaient au mortier de chaux. Un mélange contenant l'amylopectine glucidique pourrait avoir été le premier matériau composite organique-inorganique au monde.
Les matériaux composites, ou composites - matériaux solides multi-composants qui permettent de combiner les propriétés utiles de leurs composants, sont déjà devenus indispensables pour l'infrastructure des communautés humaines. La particularité des composites est qu'ils associent des éléments de renforcement qui apportent les caractéristiques mécaniques nécessaires au matériau, et une matrice liante qui assure le fonctionnement conjoint des éléments de renforcement. Les matériaux composites sont utilisés dans la construction (béton armé) et dans les moteurs à combustion interne (revêtements sur les surfaces de friction et les pistons), dans l'aviation et l'astronautique, dans la fabrication d'armures et de tiges.
Mais quel âge ont les composites et à quelle vitesse sont-ils devenus efficaces ? La première chose qui vient à l'esprit, ce sont les briques primitives faites d'argile, mais mélangées à de la paille (qui n'est que la «matrice de liaison»), utilisées dans l'Égypte ancienne.
Cependant, bien que ces conceptions soient meilleures que leurs homologues modernes non composites, elles étaient encore très imparfaites et donc de courte durée. Cependant, la famille des « anciens composites » ne se limite pas à cela. Les scientifiques chinois ont réussi à découvrir que le secret de l'ancien mortier, qui assure la résistance de la Grande Muraille de Chine contre la pression des siècles, réside également dans le domaine de la science des matériaux composites.
L'ancienne technologie était très chère, mais efficace.
Le mortier était fabriqué à partir de riz sucré, un aliment de base des plats asiatiques modernes. Un groupe du professeur de chimie physique Bingjiang Zhang a découvert que les constructeurs utilisaient un mortier collant à base de riz il y a déjà 1,5 ans. Pour ce faire, le bouillon de riz a été mélangé avec les ingrédients habituels de la solution - la chaux éteinte (hydroxyde de calcium), obtenue en calcinant du calcaire (carbonate de calcium) à haute température, puis en éteignant l'oxyde de calcium résultant (chaux vive) avec de l'eau.
Le mortier de riz a peut-être été le premier matériau composite complet au monde combinant des composants organiques et inorganiques.
Il était plus solide et plus résistant à la pluie que le mortier de chaux ordinaire et était certainement la plus grande percée technologique de son temps. Il n'a été utilisé que dans la construction de structures particulièrement importantes : tombes, pagodes et murs de la ville, dont certains ont survécu jusqu'à ce jour et ont résisté à plusieurs tremblements de terre puissants et à des tentatives de démolition par des bulldozers modernes.
Les scientifiques ont réussi à découvrir la «substance active» de la solution de riz. Il s'est avéré qu'il s'agissait d'amylopectine, un polysaccharide constitué de chaînes ramifiées de molécules de glucose, l'un des principaux composants de l'amidon.
« Une étude analytique a montré que le mortier des maçonneries anciennes est un matériau composite organique-inorganique. La composition a été déterminée par calorimétrie à balayage différentiel thermogravimétrique (DSC), diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et microscopie électronique à balayage. Il a été établi que l'amylopectine forme la microstructure d'un mélange avec un composant inorganique, qui confère des propriétés de construction précieuses à la solution », expliquent les chercheurs chinois dans un article.
En Europe, notent-ils, depuis l'époque des anciens Romains, la poussière volcanique a été utilisée pour renforcer le mortier. Ainsi, ils ont atteint la stabilité de la solution à l'eau - elle ne s'y est pas dissoute, mais, au contraire, seulement durcie. Cette technologie était répandue en Europe et en Asie occidentale, mais n'était pas utilisée en Chine, car il n'y avait tout simplement pas les matériaux naturels nécessaires. Dès lors, les constructeurs chinois se sont tirés d'affaire en développant un complément à base de riz biologique.
En plus de la valeur historique, la découverte est également importante sur le plan pratique. La préparation de quantités d'essai du mortier a montré qu'il reste le moyen le plus efficace pour la restauration des bâtiments anciens, où il est souvent nécessaire de remplacer le matériau de liaison en brique ou en maçonnerie.