Des chercheurs ont créé un nouveau matériau « quasiment indestructible » pour remplacer les diamants industriels

Le diamant possède deux propriétés exceptionnelles, à savoir sa grande dureté et sa conductivité thermique élevée. Ce qui fait de lui un matériau stratégique et essentiel pour les industriels. En effet, après le triage des diamants de qualité gemme, les pierres qui ne répondent pas aux normes (teinte, pureté, taille, forme…) peuvent être utilisées à des fins industrielles. Autrefois, celles-ci étaient considérées comme des rebuts. Des chercheurs ont cependant démontré que ces sous-produits affichent une résistance incomparable au tournage, à l’abrasion, au tréfilage et aux diverses autres opérations techniques.

Actuellement, la demande mondiale de ce minéral d’une grande dureté augmente considérablement. Son coût pourrait, ainsi, grimper significativement dans les années à venir, mais avec cette récente découverte, la donne pourrait changer complètement. Un groupe de chercheurs de l’Université d’Édimbourg (Écosse), de l’Université de Bayreuth (Allemagne) et de l’Université de Linköping (Suède) a réussi à créer des matériaux aussi durs que le diamant. Quelle est l’approche qu’il a employée ? Quelles sont les applications potentielles de ces nouveaux matériaux ? Explications.

Comment ont été conçus ces matériaux quasi incassables ?

Lors de cette étude, les chercheurs ont découvert que trois composés de nitrure de carbone avaient les caractéristiques nécessaires à une super-dureté. En effet, ils ont obtenu ces matériaux en soumettant des précurseurs de carbone et d’azote à des températures de plus de 1 500 °C et à des pressions comprises entre 70 et 135 GPa. Ces substances nouvellement développées auraient présenté une résistance supérieure à celle du nitrure de bore cubique, classé comme le second matériau le plus dur sur la Terre. D’ailleurs, leurs qualités comparables à celles du diamant seraient maintenues lorsque les conditions de température et de pression sont ramenées à la normale.

En outre, ces composés de nitrure de carbone possèdent d’autres propriétés importantes, notamment leur photoluminescence et leur densité énergétique très élevée. Dans leur rapport d’étude, ces chercheurs ont également expliqué comment ils ont déterminé l’arrangement atomique des composés dans des conditions de température et de pression extrêmes. En effet, ils ont éclairé les échantillons à l’aide d’un faisceau intense de rayons X dans trois accélérateurs de particules (l’Advanced Photon Source aux États-Unis, l’Installation européenne de recherche synchrotron en France et le Deutsches Elektronen-Synchrotron en Allemagne).

Quelles sont leurs applications possibles ?

D’après ces scientifiques, les applications potentielles de ces nitrures de carbone ultra-incompressibles sont multiples. Ceux-ci pourraient devenir des matériaux d’ingénierie multifonctionnels, principalement une alternative moins coûteuse aux diamants industriels. En effet, cette avancée technologique ouvre la voie à de nombreuses possibilités dans plusieurs secteurs d’activité. Avec ces composés ultra-durs, il serait possible de fabriquer des revêtements protecteurs de haute résistance pour les engins spatiaux et les voitures. Ces matériaux pourraient également être utilisés dans la construction de panneaux photovoltaïques, d’outils de coupe à haute endurance et de photodétecteurs.

Une percée dans la science des matériaux

Cette équipe de recherche est parvenue à produire des matériaux ultra-durs à base de nitrure de carbone que de nombreux chercheurs ont tenté de réaliser depuis trois décennies. Cette découverte était presque incroyable. Il est à noter que, depuis les années 1980, des ingénieurs en matériaux ont essayé d’exploiter le potentiel des nitrures de carbone. Ils ont constaté que ces composés offrent une résistance exceptionnelle à la chaleur et cela les a motivés à mener leur recherche. Cependant, après de nombreuses tentatives de synthèse, aucun résultat palpable n’a été obtenu. Plus d’informations : Ed.ac.uk. Que pensez-vous de cette invention ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .