Longtemps considéré comme le summum de la dureté, le diamant est remis en question par des découvertes scientifiques récentes et des innovations matérielles. Le débat sur la matière la plus dure de l’Univers ne trouve pas de réponse définitive dans le diamant, bien que ce minéral soit souvent le premier à venir à l’esprit.

Le règne du diamant

Depuis des siècles, le diamant est considéré comme la référence en matière de dureté. Les caractéristiques de dureté des matériaux ont été formellement mesurées pour la première fois par Friedrich Mohs en 1812. Son échelle, basée sur la capacité d’une substance à en rayer une autre, a placé le diamant au sommet, avec une note de 10. Bien que cette échelle demeure utile dans des domaines tels que la géologie, elle présente des limitations, notamment son manque de linéarité.

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Pour combler cette lacune, d’autres échelles de mesure, comme celle de Vickers, ont été introduites. Ces échelles, plus nuancées, ont également confirmé la supériorité du diamant en matière de dureté. Le diamant excelle en résistance dans ces tests rigoureux, principalement en raison de ses liaisons carbone extrêmement fortes. 

Les diamants de type IIa, qui sont presque dénués d’impuretés, ont été particulièrement remarquables pour leur dureté. Bien qu’ils ne représentent que 1 à 2 % de l’ensemble des diamants, les diamants de type IIa comptent parmi les pierres les plus connues au monde. Les diamants synthétiques de type IIa sont les plus nombreux et sont conçus pour être aussi durs que possible.

Nouveaux concurrents

L’émergence de nouvelles technologies et de la recherche fondamentale a ouvert la porte à des matériaux potentiellement plus durs que le diamant. Par exemple, la lonsdaléite, composée de carbone, tout comme le diamant, mais à structure hexagonale, pourrait être théoriquement 58 % plus dure que le diamant. L’hexagone est une forme extrêmement solide, c’est pourquoi les abeilles l’utilisent pour construire leurs nids d’abeilles.

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Mais la lonsdaléite n’existe que sous forme organique, suite à la collision d’astéroïdes avec la Terre. La compression du carbone de l’astéroïde en lonsdaléite n’est jamais entièrement pure, et le résultat est affaibli par la présence d’autres éléments. Par conséquent, personne n’a découvert de lonsdaléite naturelle plus dure que le diamant, bien qu’il soit possible qu’elle existe.

Un autre prétendant sérieux est le nitrure de bore wurtzite (wBN). Des simulations ont suggéré que ce matériau, trouvé en petites quantités dans les éruptions volcaniques, pourrait détrôner le diamant. Toutefois, les échantillons naturels disponibles sont trop petits pour être testés efficacement, laissant le débat en suspens. Sur l’échelle de Vickers, les chimistes ont découvert en 2009 que le wBN était moins dur que le diamant lorsqu’ils ont pu en produire des quantités significatives, mais les avis divergent.

Graphène et nanomatériaux 

Le graphène, un matériau monoplan composé d’une couche d’atomes de carbone disposés en hexagones, est souvent cité pour ses propriétés électroniques et mécaniques remarquables. Les scientifiques qui l’ont découvert ont même remporté le prix Nobel de physique en 2010. Théoriquement, sa structure hexagonale sans impuretés pourrait le rendre plus dur que le diamant, bien que la définition de la « dureté » pour un matériau bidimensionnel reste un sujet de débat.

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D’autres nanomatériaux, comme le Dyneema et le buckypaper, qui sont fabriqués à partir de nanotubes de carbone, sont également sur la liste des prétendants. Cependant, leur disponibilité limitée a entravé les efforts pour les soumettre à des tests rigoureux de dureté, comme le test de Vickers.

Pour l’instant, le diamant demeure le champion de la dureté pour les applications industrielles et pratiques. Néanmoins, la course pour découvrir ou synthétiser un matériau plus dur est loin d’être terminée. Un tel matériau pourrait révolutionner divers secteurs, de l’industrie à la recherche scientifique. Le défi reste de pouvoir produire ces matériaux en quantités suffisantes pour des tests et des applications plus larges.