Le diamant

Le diamant est un minéral composé de carbone (comme le graphite et le lonsdaleite) issu du manteau depuis la formation de la terre mais aussi provenant d’organismes, comme les algues. C’est le plus dur de tous les matériaux naturels. Il constitue une forme métastable de carbone dans des conditions de température et de pression normales. Il brûle dès 500°c dans un courant d’air, mais, maintenu à 1100 °c sous atmosphère neutre, se transforme en graphite.

Dans l’édifice cristallin du diamant, les liaisons entre atomes de carbone résultent de la mise en commun des électrons de la couche périphérique afin de former des couches saturées. Chaque atome de carbone est ainsi associé de façon tétraédrique à ses 4 voisins les plus proches et complète ainsi sa couche extérieure. Ces liaisons covalentes, fortes et donc difficiles à casser, couvrent tout le cristal, d’où son incroyable dureté.

Propriétés

La conductivité électrique du diamant est basse, il constitue donc un très bon isolant.

La conductivité thermique du diamant est exceptionnelle, d’où la sensation de froid au toucher. Il constitue le meilleur conducteur connu de la chaleur. Cette propriété en fait un candidat comme substrat pour le refroidissement des semi-conducteurs.

Par contre, son coefficient de dilatation, lié aux propriétés vibratoires du matériau, est très faible. Pour le diamant pur, l’accroissement relatif de longueur par degré est d’environ un millionième à température ambiante, alors que pour le fer, on compte 11,7 millionièmes.

L’indice de réfraction du diamant, qu’il soit transparent ou translucide, est particulièrement élevée. Il varie en fonction de la longueur d’onde. Ce sont ces propriétés qui lui donnent son éclat caractéristique, « adamantin ». Cet indice est de 2,407 pour la lumière rouge, 2,418 pour la lumière jaune et 2,451 pour la lumière bleue.

Gisements

Jusqu’au XVIe siècle, l’Inde était avec Bornéo la seule zone de production de diamants au monde. En Inde ont été extraits les plus célèbres diamants anciens. Puis les gisements du Brésil ont été découverts. Ils ont alimenté le marché occidental jusqu’à la fin XIXe siècle, période de découverte des gisements sud-africains. Depuis, plus de 60% des diamants proviennent d’Afrique, ce qui a provoqué plusieurs guerres pour le contrôle des lieux d’extraction.


Utilisations dans l’industrie

Le diamant est très utilisé pour sa dureté. Depuis les outils de coupe et d’usinage fondés sur les propriétés mécaniques du diamant, jusqu’aux enclumes à diamant permettant de recréer des pressions titanesques, les applications sont multiples.

Les scalpels en diamant créent des incisions ultraprécises (en ophtalmologie par ex.) où le moindre effleurement découpe la peau. N’étant pas réactif, il est biocompatible et ne génère ni rejet ni toxicité.

Le diamant possède également des propriétés très intéressantes en électrochimie. D’une part, il est résistant aux acides et aux bases, d’où son utilité dans des milieux corrosifs. Par ailleurs, les électrodes de diamant plongées dans de l’eau pure ne subissent aucune réaction électrochimique ; elles sont donc très efficaces.

De nombreux dispositifs optiques utilisent la transparence du diamant, tandis que les dispositifs électroniques exploitent notamment ses propriétés thermiques.

Sa faible conductivité électrique en fait un matériau de choix dans l’industrie des semi-conducteurs lorsqu’il est dopé avec des impuretés de bore ou de phosphore.

Le diamant est étudié pour son utilisation comme détecteur de rayonnements et de produits divers. Il n’est par contre pas utilisé dans les cœurs des centrales nucléaires, car le bombardement est bien trop important et le matériau serait détruit.


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