Keramische Werkstoffe werden aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und hohen Temperaturbeständigkeit häufig verwendet. Sie sind ein potenzielles Hochleistungsmaterial, das Metallwerkstoffe ersetzen und in rauen Umgebungen eingesetzt werden kann. Aufgrund der inhärenten Sprödigkeit keramischer Werkstoffe ist ihr praktischer Anwendungsbereich jedoch begrenzt. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt in Wissenschaft und Technik haben neue keramische Werkstoffe eine neue Entwicklungsrichtung eingeschlagen.
Keramische Whisker sind Einkristallfasern mit sehr kleinem Durchmesser. Ihre Länge beträgt in der Regel das Hundertfache ihres Durchmessers, und sie werden in der Regel nach der Gasphasenmethode gezüchtet. Whisker weisen nur wenige Defekte auf, so dass ihre mechanische Festigkeit sehr hoch ist und ihre Zugfestigkeit nahe an die theoretische Festigkeit reiner Kristalle heranreichen kann. Die Festigkeit der Whisker hängt eng mit ihrer Dicke zusammen. Je dicker die Whisker sind, desto geringer ist ihre Festigkeit, und je kleiner der Durchmesser der Whisker ist, desto besser. Da sich Whisker durch hohe Festigkeit, geringe Dichte und Hitzebeständigkeit auszeichnen, werden sie häufig als Verstärkungsmaterial verwendet. Zu den häufig verwendeten Whiskern gehören Al2O3-Whisker, SiC- und Si3N4-Whisker, Graphit-Whisker usw. Die Whiskerverstärkung ist ein wirksames Mittel zur Verbesserung der mechanischen Hochtemperatureigenschaften und der Temperaturwechselbeständigkeit von keramischen Werkstoffen.
Nanokeramische Verbundwerkstoffe wurden Mitte der 1980er Jahre entwickelt. Nanokeramische Verbundwerkstoffe lassen sich im Allgemeinen in drei Kategorien einteilen: intragranulare, intergranulare Nanokomposite und Nano/Nanokomposite. Die nanoskaligen Partikel der ersten beiden Arten von Nanoverbundwerkstoffen sind hauptsächlich in oder zwischen den Matrixkörnern dispergiert, und ihr Hauptziel ist die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen. Nano/Nanokomposite setzen sich aus nanoskaligen Dispersionen und Matrixkörnern zusammen und sollen der Keramik bestimmte neue Funktionen verleihen, z. B. Verarbeitbarkeit und Superplastizität. Die Korngröße, die Korngrenzenbreite, die Verteilung der zweiten Phase, die Poren- und Defektgröße von nanokeramischen Verbundwerkstoffen sind auf 100 nm begrenzt. Die Verringerung der Korngröße führt zu einer Verdoppelung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs.
Die Zusammensetzung von Verbundwerkstoffen mit Leistungsgradienten ändert sich allmählich von einer Seite zur anderen. Die Änderung der Zusammensetzung bewirkt eine allmähliche Änderung der Materialleistung (oder Funktion). Bei diesem Material handelt es sich um ein so genanntes leistungssteigerndes Material (in Japan "Tilted Functional Material" genannt). Es handelt sich um ein neues Material, das Mitte der 1980er Jahre in Japan entwickelt wurde. Das Leistungsgradientenmaterial ist ein Material, das thermische Spannungen abbaut. Es wurde für praktische Anwendungen entwickelt, bei denen eine Seite des Materials hitze- und oxidationsbeständig sein muss, während die andere Seite (kalte Seite) zäh sein und thermische Spannungen abbauen und aushalten können muss. Es handelt sich um ein neues Materialkonzept, das sich von den herkömmlichen homogenen Verbundwerkstoffen unterscheidet.