陶瓷工程施工技术

陶瓷工程是通过无机非金属材料制造物体的科学核技术。陶瓷工程的研究范围包括包括对原材料的纯化 、对需要的化学成分的研究和生产、对产物的结构、成分和性质的研究。

陶瓷材料可能拥有晶体或者部分的晶体结构，在原子层面上是大范围有序的。玻璃陶瓷可能有不定型或类似玻璃的结构，几乎没有有序度或者只能小范围有序。他们的制造方法可能通过是熔化物质冷却凝固，通过加热、或者在低温下通过化学手段如水热或溶胶凝胶法得到。

陶瓷材料特性使其能够在材料工程、电子工程、化学工程以及机械工程中得到很多应用。由于通常陶瓷非常耐热，他们可以用于很多金属和聚合物无法胜任的地方。陶瓷材料在工业中有广泛的应用，包括采矿、航天、医药、精炼、食品和化学工厂、电子行业、工业输电、以及光波导传输等等。

现在陶瓷工程已经是每年已经有数十亿美圆的产值的行业了。陶瓷工程和研究已经是科学中的一 个重要领域。研究者不断的开发新的材料，以满足不同的需求，因此陶瓷材料的应用场合越来越广。

二氧化锆陶瓷可以用来制造刀具。陶瓷刀具的刀刃比钢制刀具的刀刃寿命更长，尽管它有些脆，在落到坚硬表面时容易折断。

矾土、碳化硼和碳化硅等陶瓷可以用于防弹背心，以抵当大口径步枪的射击。这种陶瓷板通常被称为轻武器护层。由于它们一般比较轻，类似的材料可以用来保护一些军用飞机的驾驶员座舱。

氮化硅零件被用于陶瓷球轴承。他们的高硬度意味着他们更加不易磨损，可以提供超过普通材料三倍的寿命。他们在负载下的形变也比较小，这意味着他么能接触轴承支架边缘的面积也比较小，这样，它们滚动的速度就可以更快。在高速运动的场合里，滚动摩擦产生的热量可能会对金属轴承产生问题，但是这些问题可能通过使用陶瓷轴承得到缓解。陶瓷轴承通常拥有更加稳定的化学性质，因此可以用于潮湿的场合。在这种场合使用钢铁轴承会使他们生锈。在很多场合里，他们的电气绝缘的特点经常也对轴承很重要。陶瓷的主要缺点是它们高昂的成本。

二十世纪八十年代早期，丰田对一种绝热的陶瓷发动机进行了研究。这种发动机可以在超过3300 °C的温度下工作。陶瓷发动机不需要冷却系统，因此可以减轻很大一部分重量，从而提高了燃料使用效率。而且根据卡诺热机定理，燃料效率也会随着温度的升高而升高。在传统的金属发动机中，大多数燃料燃烧释放的能量都作为废弃排放到空气中了，以防止金属零件被熔化。尽管拥有这些可取的特点，这种发动机仍然没有投入生产，这是因为制造符合精度要求和持久性要求的陶瓷零件非常困难。陶瓷中不完美的结构会导致破裂，并且可能会引发危险的设备失效。这种发动机在实验室环境里是可能的，但是大规模的生产在目前的技术条件下还不可行。

扫描电子显微镜下放大10000倍以后的骨骼矿物质结晶。使用陶瓷制造涡轮发动机的零件的开发工作即将结束，目前，即使在发动机热区使用超级合金制成的叶片也需要冷却系统，同时限制工作的温度。使用陶瓷制造的涡轮机的工作效率将会更高，使得飞机用同样多的燃料能够飞得更远，载更多的重量。

最近，生物陶瓷的研究取得很大的进展，如牙齿植入物和合成骨骼。羟基磷灰石是一种天然的骨骼矿物成分，这种物质可以通过一些生物和化学原料合成，而且可以制成陶瓷材料。使用这些材料制成的骨科植入物可以更好地与骨骼和身体立德其他组织结合，而不会产生排异反应和炎症。由于这个原因，在基因传递和组织工程领域对这种材料很感兴趣。大多数的羟基磷灰石陶瓷都是多孔的，缺少足够的机械强度，因此经常被用于作为金属涂层，以使其与骨骼结合的更紧密，或者作为骨骼的填充物。他们也可以用作骨科的塑料螺丝的填充物，以减轻炎症，同时使塑料骨科材料更容易吸收。目前的工作是通过生产致密的纳米级结晶羟基磷灰石陶瓷材料使它们更加强壮，能够应用于骨科的需要承受重量的设备，这样就可以使用合成的但是天然存在于骨骼中德矿物质来替代外来的金属和塑料骨科制品了。对这些陶瓷进行研究的终极目标是让他们可以替代骨骼，或者结合胶原蛋白来合成骨骼。

手表制造业也使用高科技陶瓷来制造手表的外壳，这是由于这些材料重量更轻，耐划，寿命更长，摸起来也更光滑。万国表是制表业中最开始使用陶瓷的品牌，他们在2007年的双计时飞行员手表Top Gun款中使用了高科技黑色陶瓷手工制造。