Propriétés et types de diamants

Le diamant est le matériau naturel le plus dur. L'échelle de dureté de Mohs, sur laquelle le diamant est un «10» et le corindon (saphir) est un «9», ne témoigne pas suffisamment de cette incroyable dureté, car le diamant est exponentiellement plus dur que le corindon. Le diamant est également la substance la moins compressible et la plus rigide.

Le diamant est un conducteur thermique exceptionnel - 4 fois meilleur que le cuivre - qui donne une signification aux diamants appelés «glace». Le diamant a une dilatation thermique extrêmement faible, est chimiquement inerte vis-à-vis de la plupart des acides et des alcalis, est transparent de l'infrarouge lointain à l'ultraviolet profond et est l'un des rares matériaux à fonction de travail négative (affinité électronique). Une conséquence de l'affinité électronique négative est que les diamants repoussent l'eau, mais acceptent facilement les hydrocarbures tels que la cire ou la graisse.

Les diamants ne conduisent pas bien l'électricité, bien que certains soient semi-conducteurs. Le diamant peut brûler s'il est soumis à une température élevée en présence d'oxygène. Le diamant a une densité élevée; il est incroyablement dense étant donné le faible poids atomique du carbone. La brillance et le feu d'un diamant sont dus à sa dispersion élevée et son indice de réfraction élevé. Le diamant a la réflectance et l'indice de réfraction les plus élevés de toutes les substances transparentes.

Les pierres précieuses sont généralement claires ou bleu pâle, mais des diamants colorés, appelés «fantaisies», ont été trouvés dans toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Le bore, qui donne une couleur bleuâtre, et l'azote, qui ajoute une dominante jaune, sont des traces d'impuretés courantes. Deux roches volcaniques pouvant contenir des diamants sont la kimberlite et la lamproite. Les cristaux de diamant contiennent fréquemment des inclusions d'autres minéraux, comme le grenat ou la chromite. De nombreux diamants fluorescent du bleu au violet, parfois assez fortement pour être vus à la lumière du jour. Certains diamants bleu fluorescent phosphorescent jaune (brillent dans le noir lors d'une réaction de rémanence).

Type de diamants

Diamants naturels

Les diamants naturels sont classés selon le type et la quantité d'impuretés qu'ils contiennent.

• Type Ia - C'est le type de diamant naturel le plus courant, contenant jusqu'à 0,3% d'azote.
• Type Ib - Très peu de diamants naturels sont de ce type (~ 0,1%), mais presque tous les diamants industriels synthétiques le sont. Les diamants de type Ib contiennent jusqu'à 500 ppm d'azote.
• Type IIa - Ce type est très rare dans la nature. Les diamants de type IIa contiennent si peu d'azote qu'ils ne sont pas facilement détectés à l'aide de méthodes d'absorption infrarouge ou ultraviolette.
• Type IIb - Ce type est également très rare dans la nature. Les diamants de type IIb contiennent si peu d'azote (même inférieur à celui de type IIa) que le cristal est un semi-conducteur de type p.

Diamants industriels synthétiques

Les diamants industriels synthétiques ont produit le procédé de synthèse haute température haute pression (HPHT). Dans la synthèse HPHT, le graphite et un catalyseur métallique sont placés dans une presse hydraulique sous des températures et des pressions élevées. En quelques heures, le graphite se transforme en diamant. Les diamants résultants ont généralement une taille de quelques millimètres et sont trop défectueux pour être utilisés comme pierres précieuses, mais ils sont extrêmement utiles comme bords sur des outils de coupe et des forets et pour être comprimés pour générer des pressions très élevées. (Remarque intéressante: bien qu'ils soient utilisés pour couper, meuler et polir de nombreux matériaux, les diamants ne sont pas utilisés pour usiner des alliages de fer car le diamant s'abrase très rapidement, en raison d'une réaction à haute température entre le fer et le carbone.)

Diamants à couche mince

Un procédé appelé dépôt chimique en phase vapeur (CVD) peut être utilisé pour déposer des films minces de diamant polycristallin. La technologie CVD permet de mettre des revêtements «zéro usure» sur les pièces de la machine, d'utiliser des revêtements au diamant pour éloigner la chaleur des composants électroniques, des fenêtres de mode transparentes sur une large gamme de longueurs d'onde et de profiter d'autres propriétés des diamants.