Quel matériau est plus dur que le diamant ?

Certains matériaux comme la lonsdaléite peuvent être plus durs que le diamant, mais n’existent pas en grandes quantités ou n’ont pas d’utilisations généralisées.

Les diamants peuvent rayer presque tout. Photo : Business Standard

Les diamants sont appréciés pour leur dureté. En bijouterie, ils peuvent durer des générations et rester inrayables malgré l'usure quotidienne. Utilisés comme lames ou forets, ils peuvent pénétrer presque tout sans se briser. Sous forme de poudre, les diamants polissent les pierres précieuses, les métaux et bien d'autres matériaux. Trouver un matériau plus dur que le diamant est donc difficile, selon Live Science .

Le diamant reste le matériau le plus dur pour la plupart des applications pratiques, affirme Richard Kaner, chimiste des matériaux à l'Université de Californie à Irvine. Il existe des moyens de rendre les diamants plus durs que les diamants standard, et d'autres matériaux pourraient théoriquement être plus durs que le diamant, mais ils n'existent pas sous une forme que l'on puisse tenir dans la main ou utiliser couramment.

Si les personnes portant des bijoux en diamant peuvent témoigner de leur durabilité, le concept de « dureté » est très spécifique, explique Paul Asimow, géochimiste au California Institute of Technology (Caltech). On la confond souvent avec d'autres propriétés comme la rigidité ou la durabilité. Ces dernières ne sont pas toujours synonymes de dureté à l'indentation. Les diamants, par exemple, présentent une dureté à l'indentation très élevée, mais une dureté à la flexion modérée. Ils se brisent facilement le long des faces cristallines, ce qui permet aux joailliers de créer de magnifiques diamants facettés.

Les scientifiques mesurent la dureté par indentation de différentes manières. Les géologues utilisent souvent l'échelle de comparaison de Mohs, un moyen d'identifier les minéraux sur le terrain en fonction de leur capacité à rayer. Le diamant a une dureté de 10, la plus élevée sur l'échelle de Mohs, ce qui signifie qu'il peut rayer presque tout. En laboratoire, les spécialistes des matériaux utilisent une mesure plus précise, l'essai de dureté Vickers, qui détermine la dureté d'un matériau en fonction de la force nécessaire pour créer une empreinte avec une pointe, comme lorsqu'on enfonce une mine de crayon dans une gomme.

Le diamant est constitué d'atomes de carbone disposés en réseau cubique, liés entre eux par des liaisons chimiques courtes et solides. Cette structure lui confère sa dureté par indentation caractéristique. La plupart des matériaux plus durs que le diamant résultent de légères modifications de la structure cristalline du diamant normal, ou du remplacement de certains atomes de carbone par du bore ou de l'azote.

La lonsdaléite est l'un des prétendants au titre de matériau le plus dur. Comme le diamant, elle est composée d'atomes de carbone, mais disposés selon une structure cristalline hexagonale plutôt que cubique. Jusqu'à récemment, la lonsdaléite n'était trouvée qu'en quantités extrêmement faibles, principalement dans des météorites, et on ignorait si elle pouvait être classée comme un matériau à part entière ou s'il s'agissait simplement d'un défaut de la structure cristalline standard du diamant.

Récemment, une équipe de scientifiques a découvert des cristaux de lonsdaléite de la taille d'un micron (un micron équivaut à 1/1000e de millimètre) dans des météorites. Ces cristaux sont minuscules, mais néanmoins plus grands que ceux découverts précédemment. D'autres scientifiques ont rapporté la croissance de lonsdaléite en laboratoire, bien que les cristaux ne subsistent qu'une fraction de seconde. Ainsi, malgré son intérêt, la lonsdaléite ne remplacera probablement pas le diamant dans des applications comme la découpe, le perçage ou le polissage de sitôt.

L'optimisation de la structure nanométrique des diamants permet également de créer des matériaux plus durs que les diamants classiques. Un matériau composé de nombreux minuscules cristaux de diamant serait plus dur que les diamants gemmes, car les grains nanométriques seraient maintenus en place au lieu de glisser les uns sur les autres. Les diamants « nano-jumeaux », dont les grains forment des images miroir, sont deux fois plus résistants à l'indentation que les diamants classiques.

Mais la plupart des scientifiques ne s'intéressent pas aux matériaux ultra-durs uniquement pour battre des records ; ils cherchent à créer quelque chose d'utile. Ils pourraient vouloir créer quelque chose de presque aussi dur que le diamant, mais moins cher ou plus facile à fabriquer en laboratoire.

Le laboratoire de Kaner, par exemple, crée plusieurs métaux ultra-durs qui pourraient servir d'alternatives industrielles aux diamants. Un produit disponible dans le commerce combine du tungstène et du bore, ainsi que des traces d'autres métaux. La forme des cristaux confère au matériau des propriétés différentes selon l'orientation. Correctement alignés, ils peuvent rayer les diamants, explique Kaner. Ce matériau est également abordable à fabriquer car il ne nécessite pas les pressions élevées nécessaires à la production de diamants en laboratoire.

An Khang (selon Live Science )

Lien source: https://vnexpress.net/vat-lieu-nao-cung-hon-kim-cuong-4665154.html