Plus solide que le diamant: le carbure de bore cubique

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 pourrait venir sérieusement lui faire de l'ombre dans les années qui viennent. Mis au point par des chercheurs du Laboratoire des propriétés mécaniques et thermodynamiques des matériaux (LPMTM) du CNRS, à Villetaneuse, ce composé, qui répond au nom de carbure de bore cubique, est presque aussi dur que le diamant et a sur celui-ci l'avantage d'être plus résistant à la chaleur 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, 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. 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 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 à très haute température et à très haute pression", explique Vladimir Solozhenko.


Pour obtenir de telles conditions, un simple four ne suffit pas. L'équipe place la poudre de graphite et de bore dans un équipement, appelé cellule à enclumes, qui comprime l'échantillon pendant qu'un laser fait monter sa température. Grâce aux images en rayons X obtenues au synchrotron de Grenoble, les chercheurs ont même pu contrôler en temps 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, ils ont enfin obtenu ce qu'ils attendaient.

Particulièrement prometteur, le nouveau composé a fait immédiatement l'objet 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. Seule ombre au tableau: son prix. "Pour le fabriquer, il faut en effet utiliser un dispositif encore relativement coûteux", explique le chercheur. 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.