Certains matériaux tels que la lonsdaléite peuvent être plus durs que le diamant, mais n’existent pas en grandes quantités ou n’ont pas d’utilisations répandues.
Les diamants peuvent rayer presque tout. Photo : Business Standard
Les diamants sont précieux en raison de leur dureté. En tant que bijoux, ils peuvent durer des générations et rester sans rayures malgré une usure quotidienne. Utilisés comme lames de couteau ou comme forets, ils peuvent pénétrer presque tout sans être détruits. Sous forme de poudre, les diamants aident à polir les pierres précieuses, les métaux et de nombreux autres matériaux. Il est donc difficile de trouver un matériau plus dur que le diamant, selon Live Science .
Selon Richard Kaner, chimiste des matériaux à l'université Richard Kaner, le diamant reste le matériau le plus dur pour la plupart des applications pratiques. Il existe des moyens de créer des diamants plus durs que les diamants standards, et en théorie, d’autres matériaux pourraient être plus durs que les diamants, mais ils n’existent pas sous une forme qui puisse être tenue dans la main ou utilisée à grande échelle.
Bien que les personnes portant des bijoux en diamant puissent témoigner de leur durabilité, le concept de « dureté » est très spécialisé, selon Paul Asimow, géochimiste au California Institute of Technology (Caltech). On la confond souvent avec d’autres propriétés telles que la rigidité ou la résistance. Ces facteurs ne sont pas toujours cohérents avec la dureté d’indentation. Par exemple, le diamant a une dureté à l’indentation très élevée, mais seulement une dureté à la flexion modérée. Les diamants se brisent facilement le long de leurs faces en cristal, ce qui permet aux bijoutiers de créer de magnifiques diamants à facettes étincelants.
Les scientifiques mesurent la dureté par indentation de plusieurs manières différentes. Les géologues s'appuient souvent sur l'échelle de dureté de Mohs, une méthode permettant d'identifier les minéraux sur le terrain en fonction de leur capacité à se rayer ou non. Le diamant est à 10, le niveau le plus élevé sur l'échelle de dureté de Mohs, ce qui signifie qu'il peut rayer presque tout. En laboratoire, les scientifiques des matériaux s'appuient sur une mesure plus précise appelée test de dureté Vickers, qui détermine la dureté d'un matériau en fonction de la force requise pour provoquer une empreinte avec une pointe acérée, semblable à celle d'une mine de crayon enfoncée dans une gomme.
Les diamants sont constitués d'atomes de carbone disposés dans un réseau cubique, reliés par des liaisons chimiques courtes et fortes. Cette structure lui confère une rigidité anti-bosselage 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.
L'un des prétendants au titre de matériau plus dur que le diamant est la lonsdaléite. Semblable au diamant, la lonsdaléite est constituée d'atomes de carbone, mais ils sont disposés dans une structure cristalline hexagonale au lieu de cubique. Jusqu'à récemment, la lonsdaléite n'avait été trouvée qu'en très petites quantités, principalement à l'intérieur de météorites, et on ne savait pas si elle pouvait être classée comme un matériau à part entière ou s'il s'agissait simplement d'un défaut dans 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 1/1 000 de mm) dans une météorite. Ce sont de minuscules cristaux, mais néanmoins plus gros que ceux découverts jusqu'à présent. D’autres scientifiques ont rapporté avoir créé de la lonsdaléite en laboratoire, bien que les cristaux n’existent que pendant une fraction de seconde. Ainsi, bien que la lonsdaléite soit intéressante, il est peu probable qu’elle remplace le diamant dans des applications telles que la découpe, le perçage ou le polissage dans un avenir proche.
Le réglage de la structure nanométrique du diamant peut également créer des matériaux plus durs que les diamants ordinaires. Un matériau composé de nombreux minuscules cristaux de diamant serait plus dur que les diamants précieux, car les grains de taille nanométrique sont fixés au lieu de glisser les uns sur les autres. Les diamants « nano-jumeaux », dans lesquels les particules forment des images miroir les unes des autres, ont une résistance à l’indentation deux fois supérieure à celle des diamants ordinaires.
Cependant, la plupart des scientifiques ne recherchent pas des matériaux ultra-durs uniquement pour établir des records, mais cherchent plutôt à créer quelque chose d'utile. Ils pourraient vouloir créer quelque chose qui soit presque aussi dur que le diamant mais moins cher ou plus facile à fabriquer en laboratoire.
Par exemple, le laboratoire de Kaner crée plusieurs métaux ultra-durs qui pourraient être utilisés dans des applications industrielles comme alternatives aux diamants. Un produit disponible dans le commerce combine du tungstène et du bore, ainsi que de très petites quantités d’autres métaux. La forme du cristal confère au matériau des propriétés différentes dans différentes directions. Si elle est correctement orientée, elle peut rayer les diamants, selon Kaner. Le matériau est également abordable à fabriquer car il ne nécessite pas les conditions de haute pression requises pour produire des diamants en laboratoire.
An Khang (selon Live Science )
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