Les matériaux céramiques sont largement utilisés pour leur résistance à la corrosion, à l'usure et aux températures élevées. Ils constituent un matériau potentiel de haute performance qui peut remplacer les matériaux métalliques et être utilisé dans des environnements difficiles. Toutefois, en raison de la fragilité inhérente aux matériaux céramiques, leur champ d'application pratique est limité. Avec les progrès constants de la science et de la technologie, les nouveaux matériaux céramiques ont une nouvelle direction de développement.
Composites céramiques renforcés par des whiskers
Les trichites céramiques sont des fibres monocristallines de très petit diamètre. En général, leur longueur est des centaines de fois supérieure à leur diamètre, et elles sont habituellement cultivées par la méthode de la phase gazeuse. Les whiskers présentent peu de défauts, de sorte que leur résistance mécanique est très élevée, et leur résistance à la traction peut être proche de la résistance théorique des cristaux purs. La résistance des whiskers est étroitement liée à leur épaisseur. Plus les trichites sont épaisses, plus leur résistance est faible, et plus leur diamètre est petit, mieux c'est. Comme les whiskers présentent les caractéristiques d'une grande solidité, d'une faible densité et d'une résistance à la chaleur, ils sont souvent utilisés comme matériaux de renforcement. Les whiskers couramment utilisés sont les whiskers d'Al2O3, les whiskers de SiC et de Si3N4, les whiskers de graphite, etc. Le renforcement par des whiskers est un moyen efficace d'améliorer les propriétés mécaniques à haute température et la stabilité aux chocs thermiques des matériaux céramiques.
Composite nanocéramique
Les matériaux composites nanocéramiques ont été développés au milieu des années 1980. Les composites nanocéramiques peuvent généralement être divisés en trois catégories : les nanocomposites intragranulaires, les nanocomposites intergranulaires et les nanocomposites/nanocomposites. Les particules nanométriques des deux premiers types de nanocomposites sont principalement dispersées à l'intérieur ou entre les grains de la matrice, et leur principal objectif est d'améliorer les propriétés mécaniques à haute température. Les nanocomposites sont composés de dispersions à l'échelle nanométrique et de grains de matrice, dans le but d'ajouter certaines nouvelles fonctions aux céramiques, telles que l'aptitude à la transformation et la superplasticité. La taille des grains, la largeur des limites des grains, la distribution de la seconde phase, la taille des pores et des défauts des matériaux composites nanocéramiques sont limitées à 100 nm. La réduction de la taille des grains permet de doubler les propriétés mécaniques du matériau.
Composites céramiques à gradient de performance
La composition des matériaux composites à gradient de performance change progressivement d'un côté à l'autre. Le changement de composition entraîne un changement progressif des performances (ou de la fonction) du matériau. Ce matériau est un matériau à gradient de performance (appelé matériau fonctionnel incliné au Japon). Il s'agit d'un nouveau matériau développé par le Japon au milieu des années 1980. Le matériau à gradient de performance est un matériau de relaxation des contraintes thermiques. Il est développé pour des applications pratiques qui exigent qu'une face du matériau soit résistante à la chaleur et à l'oxydation, tandis que l'autre face (la face froide) doit être résistante et capable de soulager et de supporter les contraintes thermiques. Il s'agit d'un nouveau concept de matériau différent des matériaux composites homogènes traditionnels.
