Plus solide que le diamant: le carbure de bore cubique

Publié par Michel le 18/05/2009 à 00:00
Source: CNRS
Illustration: © Victor L. Solozhenko
Aussi dur et plus résistant à la chaleur et à l'oxydation que le diamant... Voici le carbure de bore cubique, un nouveau matériau mis au point par les chercheurs du CNRS.

La dureté du diamant est légendaire. Pourtant, un nouveau matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) pourrait venir sérieusement lui faire de l'ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement...) dans les années qui viennent. Mis au point (Graphie) par des chercheurs du Laboratoire des propriétés mécaniques et thermodynamiques des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) (LPMTM) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...), à Villetaneuse, ce composé, qui répond au nom de carbure (Un carbure est un composé chimique du carbone avec un deuxième élément chimique...) de bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) cubique, est presque aussi dur que le diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la...) et a sur celui-ci l'avantage d'être plus résistant à la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) et à l'oxydation (1). Un atout majeur qui pourrait lui permettre de s'imposer rapidement dans l'industrie. "Prenez l'usinage de l'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction...), explique Vladimir Solozhenko, à la tête de l'équipe du LPMTM. Découper et percer nécessitent un matériau capable d'endurer des fortes températures et qui ne réagisse pas chimiquement avec le métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...). Notre invention serait parfaite dans cette tâche."

Quelle est la recette de ce composé miracle ? Pour le fabriquer, les chercheurs ont eu l'idée d'ajouter à la structure du diamant des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de bore. En effet, cet élément est connu des chimistes pour être très stable thermiquement et chimiquement. D'autres équipes avaient d'ailleurs déjà tenté ce rapprochement entre le diamant et le bore, mais sans succès. La solution ? "Utiliser un précurseur (2) du diamant, le graphite (celui-là même qui compose la mine des crayons à papier), le mélanger au niveau atomique avec le bore et exposer le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) à très haute température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et à très haute pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...)", explique Vladimir Solozhenko.


C'est dans cette cellule à enclumes
(ici en carbure de tungstène (Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W (de...), mais elles peuvent aussi être en diamant)
qu'est synthétisé le carbure de bore cubique, d'une dureté (Il existe différentes définitions de la dureté : pour un solide (minéral ou métal) et...) comparable au diamant.

Pour obtenir de telles conditions, un simple four (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage...) ne suffit pas. L'équipe place la poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent...) de graphite et de bore dans un équipement, appelé cellule à enclumes, qui comprime l'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou...) pendant qu'un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) fait monter sa température. Grâce aux images en rayons X obtenues au synchrotron (Le terme synchrotron désigne un grand instrument électromagnétique destiné...) de Grenoble, les chercheurs ont même pu contrôler en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) réel comment réagissait la structure de l'échantillon. Et à 2 000 °C, pour une pression 250 000 fois supérieure à celle de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), ils ont enfin obtenu ce qu'ils attendaient.

Particulièrement prometteur, le nouveau composé a fait immédiatement l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'un brevet de la part des chimistes. Il faut dire que leur protégé multiplie les vertus: ainsi, il s'avère être également un excellent conducteur électrique. D'après ses inventeurs, il pourrait trouver des applications dans la microélectronique, qui soumet les composants à des températures toujours plus élevées pour générer plus de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :). Seule ombre au tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :): son prix. "Pour le fabriquer, il faut en effet utiliser un dispositif encore relativement coûteux", explique le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...). Mais les promesses de ce nouveau venu sont telles que les industriels finiront forcément par l'adopter.


Notes:

(1) Travaux publiés dans Physical Review Letters du 9 janvier 2009.
(2) Matériau à partir duquel on en obtient d'autres après transformation.
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.436 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique