5.5.1 陶瓷复合材料技术发展和应用
陶瓷材料是人类生活和现代化建设中不可缺少的一种材料，是当今世界上发展最快的高技术材料。传统陶瓷主要指陶瓷器、玻璃、水泥和耐火材料，化学组成均为硅酸盐类，因此亦称硅酸盐材料。它是继金属材料、非金属材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的材料之一，兼有金属材料和高分子材料的共同优点。按材料不同，陶瓷材料可分为：①普通材料。主要组成元素是硅、铝、氧这三种。例如，日用陶瓷、建筑陶瓷、陶瓷、化工陶瓷等。②特种陶瓷（先进陶瓷）。采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成型烧结制成。例如氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等。
特种或先进陶瓷按功能和用途大致可分为三大类：
（1）功能陶瓷（又称电子陶瓷），是利用其电、磁、声、光、热、弹等性质或其耦合效应，以实现某种使用功能的先进陶瓷，主要包括：介电陶瓷、光学陶瓷、磁性陶瓷、半导体陶瓷等。先进陶瓷包括人工单晶、非晶态、陶瓷及其复合材料、半导体、耐火材料及水泥等。其特点是品种多、产量大、价格低、应用广、功能全、更新快。以民用为主，也可用于高新技术和军用技术，如水声、光电子、红外技术等。
（2）结构陶瓷（又称工程陶瓷），是机械、热、化学等功能的用于各种结构部件的先进陶瓷，主要包括：氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、六方氮化硼陶瓷、工具陶瓷硬质合金、金刚石天然金刚石、立方氮化硼（CBN）、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷。主要用于要求耐高温、耐腐蚀、耐磨损的部件，如机械密封、陶瓷轴承、球阀、缸套、刀具等。20世纪80年代世界陶瓷热的兴起，推动了结构陶瓷的发展。
（3）生物陶瓷，是发挥其生物和化学等功能的先进陶瓷，主要用于人造骨、人工关节、固定酶载体、催化剂等，与金属生物材料和高分子金属材料相比，生物陶瓷具有更好的生物相容性和化学稳定性。
对特种陶瓷材料的研究，主要源于美国1971年的“脆性材料计划”。1971年，美国“脆性材料计划”，陶瓷涡轮发动机，工作温度提高200℃，功率提高30%，燃料消耗降低7%；1974年，德国BMET计划，1350℃转速50 000 r/min，在奔驰2000年车上运行724 km；1978年，日本“月光计划”，磁流体发电，先进燃气轮机；1979年，美国能源部“先进的燃气轮机计划”，AGT101发动机，涡轮入口温度1371℃，转速达100 000 r/min；1983年，美国能源部“陶瓷技术计划”；1984年，日本全陶瓷发动机问世，热效率达48%，节约燃料50%，功率提高30%，质量减轻30%；1993年，美国能源部“热机用低成本陶瓷计划”；1996年，美国能源部“发动机系统材料计划”；1996年，我国“863”计划中设有“陶瓷发动机用关键材料”专题。
目前，全球范围内特种陶瓷技术快速进步、应用领域拓宽及市场稳定增长的发展趋势明显。美国和日本在特种陶瓷的研制与应用领域居于领先地位。
此外，欧盟各国，特别是德国、法国在结构陶瓷领域进行了重点研究，主要集中在发电装备、新能源材料和发动机中的陶瓷器件等领域。欧盟包括德、法、英等国家也采取了一些发展新材料的相应措施，如“尤里卡计划”等。陶瓷材料已经由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷，其中结构陶瓷材料因其耐高温、低密度、耐磨损及低的热膨胀系数等诸多优异性能，在军事工业中有着良好的应用前景。
我国特种陶瓷产业进入了快速发展期，精密小尺寸产品、大尺寸陶瓷器件的成型、烧结技术、低成本规模化制备技术，陶瓷加工系统等领域不断打破国外垄断和技术封锁。
但是，国内特种陶瓷总体水平与美国、日本和德国相比还存在一定的差距。主要表现在三个方面：①技术及新产品工程转化极度匮乏；②高端粉体制备及分散技术远远落后；③制造装备加工技术落后。而这些差距恰恰就是特种陶瓷行业的核心。