En labo, Rice crée un composite de diamant sans pression extrême

Un minuscule projectile métallique percute un bloc de matériau conçu à plus de sept fois la vitesse du son. Le bloc reste intact. Lors d'expériences menées à l'université Rice, l'équipe a également découvert que l'impact peut transformer le diamant en graphite en quelques microsecondes, révélant un mécanisme par lequel le matériau absorbe une partie de l'énergie de la collision.

Le résultat répond d'abord à un problème de fabrication. Les petites particules de diamant sont relativement peu coûteuses et simples à produire, mais il est difficile de les agglomérer en grandes formes solides : à haute température, le diamant se décompose naturellement en graphite, plus tendre, à moins d'appliquer une pression extrême. Les procédés conventionnels à haute pression et haute température peuvent produire du diamant polycristallin, mais les limites de pression restreignent la taille des pièces.

L'équipe de Rice a combiné une fine poudre de diamant avec du nitrure de bore cubique, un matériau aux propriétés physiques similaires, et ajouté du cobalt comme liant. Grâce au frittage plasma par étincelles — un procédé rapide qui applique simultanément chaleur et pression — les chercheurs ont fabriqué un composite dense dans lequel les grains de diamant sont intégrés à une structure continue de nitrure de bore cubique, tandis que le cobalt est réparti dans l'ensemble.

Le composite est résistant et presque impossible à usiner en raison des particules de diamant qu'il contient. Lors des tests, les chercheurs ont tiré à des vitesses hypersoniques des projectiles de 1 à 4 millimètres de diamètre. Le matériau a résisté à la destruction lorsque le projectile se déplaçait à plus de sept fois la vitesse du son, mais il s'est fracturé lorsqu'un projectile plus gros a atteint une vitesse encore supérieure.

Alors, qu'est-ce qui change en pratique ? Ces travaux offrent aux chercheurs de l'aérospatiale et de la défense un moyen d'étudier des pièces protectrices de plus grande taille à base de diamant sans recourir aux pressions extrêmes utilisées dans les procédés classiques. Le résultat immédiat reste un composite de laboratoire, et l'étude ne décrit ni produit fini ni déploiement sur le terrain. Sa découverte la plus utile est peut-être le mécanisme en jeu : sous l'effet d'un choc extrême, le diamant peut rapidement se réorganiser en graphite, absorbant l'énergie cinétique tandis que le composite environnant reste intact.