La réponse à cette question dépend de la façon dont vous définissez fort, mais le matériau connu le plus dur ou le moins compressible au moment de la rédaction de cet article (décembre 2007) sont les nanotiges de diamant agrégées (ADNR), un allotrope (variété) de carbone composé de nanotubes compressés et interconnectés. Les nanotiges de diamant agrégées ont un module de masse, ou mesure de dureté, de 491 gigapascals (GPa), alors que le diamant conventionnel n’a qu’un module de 442 GPa. Les nanotiges de diamant agrégées peuvent rayer à la fois le diamant et la fullerite ultradure, un autre allotrope de carbone qui était le précédent détenteur du record de dureté.
Les nanotiges de diamant agrégées ont été synthétisées pour la première fois par des physiciens en 2005 à l’Université de Bayreuth en Allemagne. L’équipe, dirigée par Natalia Dubrovinskaia, a utilisé une presse à enclume conçue sur mesure de 5000 5 tonnes métriques (60 millions de kilogrammes) sur un échantillon composé de fullerènes conventionnels (également connus sous le nom de buckyballs, l’élément C2500). En comprimant ces buckyballs et en les chauffant à 5 degrés Kelvin, il a été possible de créer ce nouvel allotrope de carbone. Le matériau est constitué de nanotubes de carbone d’un diamètre compris entre 20 et XNUMX nanomètres et d’une longueur d’environ un micromètre chacun.
L’apparence physique des nanotiges de diamant agrégées est similaire à celle d’un métal qui diffuse différentes couleurs de lumière, lui donnant une surface légèrement arc-en-ciel. Qu’il apparaisse comme un métal est inhabituel car les autres allotropes du carbone (suie, graphite, diamant, etc.) le font rarement, à l’exception peut-être du graphite.
Les nanotiges de diamant agrégées sont également plus denses que le diamant d’un facteur de 0.2 à 0.4 %, ce qui en fait la forme de carbone la plus dense connue. Un facteur contribuant à la dureté du matériau serait l’orientation aléatoire des nanotiges qui le composent. Parce que la structure physique des nanotiges est un maillage fin, comme le Kevlar®, le matériau est également incassable, contrairement au diamant.
Des tests ont montré que l’utilisation d’outils à pointe de nanotiges en diamant agrégé pour usiner l’acier donne une pièce d’outil qui s’use plus lentement que le diamant et permet une plus grande précision. Lorsqu’il deviendra économiquement faisable de produire en masse des nanotiges de diamant agrégées, elles pourraient en effet remplacer les diamants en tant qu’abrasif industriel et matériau pour les pointes d’outils.