Pixtawan/Getty Images
Les diamants sont le matériau naturel le plus dur sur Terre. Le nom dérive du mot grec ancien adámas , signifiant « invincible » ou « incassable ». Pourtant, un coup de marteau en acier peut briser un diamant en minuscules éclats.
Comment quelque chose peut-il être si dur et pourtant si fragile ? La confusion vient de la façon dont la « dureté » est définie. Dans le langage courant, dur signifie résistant à la flexion, à la coupe ou à la rupture. En science des matériaux, la dureté quantifie la résistance d’un matériau à une déformation permanente et localisée. Les scientifiques classent la dureté en trois types :
Aucun matériau n’étant plus dur que le diamant, il déforme toujours l’outil plutôt que de se déformer lui-même. En fait, les diamants fixent la limite supérieure sur la plupart des échelles de dureté. Sur l'échelle de Mohs, le diamant obtient un score maximum de 10.
Bjoern Wylezich/Getty Images
Bien que la dureté et la ténacité soient souvent utilisées de manière interchangeable dans le langage courant, elles sont distinctes dans la science des matériaux. La dureté mesure la résistance au changement de forme ; la ténacité mesure la capacité d’un matériau à absorber de l’énergie avant de se fracturer. Selon cette définition, le caoutchouc est bien plus résistant que le diamant. Une balle en caoutchouc peut absorber un coup de masse sans se briser, tandis qu'un diamant se brisera en d'innombrables fragments au premier impact.
La faible ténacité du diamant est enracinée dans sa structure cristalline. Chaque atome de carbone est lié de manière covalente à quatre voisins, formant un réseau rigide qui résiste à la déformation de surface. Cependant, cette même rigidité rend le treillis vulnérable aux contraintes de cisaillement. Lorsqu'un choc se propage à travers le cristal, il rencontre des plans de clivage (directions de fracture préférées) qui permettent aux liaisons de se briser rapidement, provoquant la fissuration du diamant comme un château de cartes.
EgolenaHK/Shutterstock
L’art délicat de la taille du diamant exploite la dureté du matériau tout en respectant sa fragilité. Puisqu’aucun outil n’est plus dur que le diamant, les tailleurs utilisent des scies à pointe de diamant ou des lasers pour marquer la pierre aux angles souhaités. Un couperet en acier force ensuite la ligne de cassure, fendant le diamant le long de son plan de clivage. La ténacité plus élevée de l'acier lui permet de résister à la force de coupe sans se fracturer.
Après la fente initiale, les tailleurs polissent les facettes à l'aide d'abrasifs diamantés successifs. Le diamant est maintenu dans un support cimenté, avec le bord indésirable exposé. Ce bord est frotté contre un deuxième diamant pour enlever de la matière, créant ainsi une face plate. Le polissage final utilise du papier de verre en poudre de diamant, garantissant une finition impeccable.
