Production de diamants synthetiques.

[Yvan_Delaserge]

Pour produire des diamants synthetiques, on peut utiliser la technique HPHT (*Haute pression, haute température), qui consiste à faire un mélange de carbone (sous une forme abondante) et de métaux de transition (qui feront office de catalyseurs) et à soumettre le tout à une très haute pression (environ 58*000*atmosphères) et température (environ*1*400*°C). La formation du diamant se fait alors par germination et croissance. Dans la méthode du gradient de température, un germe de diamant est inséré dans le réacteur avant la réaction.

Ma question est d'ordre pratique:
Par quel moyen peut-on obtenir une telle pression? Surtout sous une telle temperature?
Et combien de temps faut-il maintenir ces conditions pour que des diamants aient le temps de se former?
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[XK150]

Salut

Donc , là , c'est le procédé HPHT

Les presses " les plus courantes " sont maintenant de type BARS :https://en.wikipedia.org/wiki/BARS_apparatus
10Gpa - 2500°C , environ 2 jours par carat .

[XK150]

Encore plus performantes , les presses de type CUBIC avec 6 pistons réparties sur les faces d'un cube :
. https://www.youtube.com/watch?v=mDlh7xzLuD0

Voir aussi le lien : https://en.wikipedia.org/wiki/Synthetic_diamond

[Yvan_Delaserge]

ImPRESSIONnant!
Je pensais que l'on utilisait de l'explosif, mais je ne comprenais pas comment la formation de cristaux pouvait avoir lieu instantanement.
En fait, on peut le faire, mais les diamants obtenus ainsi sont des nano particules.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tawahi-Kiwi]

Ma question est d'ordre pratique:
Par quel moyen peut-on obtenir une telle pression? Surtout sous une telle temperature?

Une bete application de la definition de la pression : P = F/S

Tu pousses comme un tordu sur une surface la plus petite possible (pour l'application cherchee).

Ensuite, il y a toute une serie de designs, de materiaux utilises, de fignolage pour pouvoir reproduire des conditions extremes et avoir des mesures precises (surtout en recherche scientifique, pour la synthese de diamant, je ne sais pas trop dans quelle mesure certains parametres sont essentiels).

Dans les principes generaux, il y a trois grands groupes:
Les bombes hydrothermales, qui sont en gros, de mini-autoclaves, relativement facile de preparation, ca monte a quelques centaines de MPa.
Les pistons-cylindres (ou tu pousses avec un piston en acier classique (2.5 GPa), acier ameliore (4 GPa) ou carbure de tungstene (6-7 GPa)) pour obtenir la pression)
Les multi-enclumes (ou tu pousses de tout les cotes; suivant les designs, c'est 15-20 GPa pour le WC, 30-100 GPa pour le diamant).

Donc pour les 5,8 GPa necessaire pour la synthese 'industrielle' de diamant, il y a de la marge


Source: https://serc.carleton.edu/msu_nanote...lti_Anvil.html

Pour la temperature, il y a deja la montee en temperature du a la pression/friction, qui donne deja quelques centaines de degres sans rien faire. Le reste s'obtient bien souvent avec un fourneau en graphite ou du chromate de lanthane; l'effet Joule fait le reste, et un (ou des) thermocouple (le plus souvent un alliage tungstene-rhenium) insere pres de l'echantillon pour avoir la mesure la plus precise de la temperature (a 1000ºC, la precision est a ±5ºC).

Finalement, il y a tout l'environnement permettant une distribution homogene de la pression ou on utilise bien souvent des materiaux assez 'mous' mais stable a ultra haute pression (soit eux, soit leurs polymorphes) comme le MgO, la pyrophyllite, le talc, le sel.

La ou ca devient fou, c'est qu'on arrive a faire tout cela tout en etant capable de faire des mesures in-situ pendant l'experience (rayons X, mais meme des observations visibles), reproduire des gravites plus importantes en mettant tout ce petit monde dans une centrifugeuse ou reconstruire des conditions geologiques tres particulieres en preparant des echantillons (qui font rarement plus que quelques millimetres) de maniere tres specifique

Et combien de temps faut-il maintenir ces conditions pour que des diamants aient le temps de se former?

Sans catalyseur, le diamant a une cinetique tres lente. J'avais l'habitude de l'avoir comme sous-produit de mon tampon (fO₂) de graphite-H₂O a des pressions entre 3 et 6 GPa et 1000-1300ºC; apres une semaine dans ces conditions, les grains avaient au mieux un taille de 15-20 microns.... alors que le reste (silicates, oxydes) pouvait faire des cristaux de plusieurs millimetres).

T-K

[Yvan_Delaserge]

Merci pour la reference! Il y a bien plus de details que sur wikipedia.