在傳統柴油機或燃汽輪機用的金屬零件中，鋁合金的耐溫極限為350℃，鋼和鑄鐵的為450℃，最好的超級耐熱合置又使發動機設計複雜化，增加重量和耗費許多功率。長期以來，人們在尋用一種理想的材料來代替發動機用的金屬材料。

發動機用材料的重大改革則是用高效能陶瓷零件逐步代替金屬零件，直至發動機的主要零件，這就是人們說的陶瓷發動機。

陶瓷材料有許多優點。陶瓷的硬度為1500HV以上，而一般的合成金屬為400HV左右，再者陶瓷的隔熱性非常好。根據陶瓷的這點特性，用陶瓷材料製作活塞，連桿，缸套，缸蓋等關重零件，會讓發動機的熱效率得到極大的提升，至少提高35%以上。陶瓷的密度小，重量輕。陶瓷有耐腐蝕性的特點，高溫下不易氧化，並具有良好的抗腐蝕性。從這一點看，燃油的選擇範圍將大大提高，可以選擇較差燃油品質的燃油。從陶瓷材料的取材來看，陶瓷的主要成分為矽酸鹽，資源非常豐富。

另外，陶瓷材料的熱特性很好，熔點非常高，一般金屬的熔點為1400℃左右，而常規的陶瓷熔點在2000℃以上，在高溫下具有極好的化學穩定性，同時陶瓷的熱膨脹係數比金屬低，當溫度發生變化時，陶瓷具有良好的尺寸穩定性。

由於陶瓷在1400℃左右的溫度下保持良好的穩定性，就不需要龐大的發動機冷卻系統。 取消冷卻系統，可使柴油機體積減少40%以上。柴油機體積減少使全車重量降低，從而提高了單位體積功率，單位功率和機動性。軍用車輛50%的故障同冷卻系統有關，減少或取消冷卻意味著提高發動機的可靠性、可使用性、可維護性和耐久性。另外，活塞工作溫度可以提高300℃以上，大大促進燃料、空氣混合物的燃燒，燃燒的更徹底，對油耗，排放是有巨大好處的。

總結來說，高效能陶瓷有許多優於金屬的效能，例如耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、重量輕和隔熱效能好，這些特殊效能可使傳統發動機面臨的熱效率低和結構複雜等許多難題得到合理的解決，並提高發動機的效能和耐久性。因此，有專家認為，高效能陶瓷是內燃機發明以以來最鼓舞人心的新發展，它將最終解決發動機要在苛刻環境下工作的問題。21世紀，將會出現許多 陶瓷發動機。最初，人們研究和使用的是陶瓷塗層和單一整體陶瓷制的發動機零件。陶瓷塗層技術成熟、成本低、壽命較高，採用等離子噴覆二氧化鋯、碳化鈦和二氧化鈦等陶瓷，獲得1毫米以內的耐久塗層。為了解決陶瓷塗層太薄的問題，人們研究用二氧化鋯、氮化矽、碳化矽和鈦酸鋁製造動機的整體陶瓷零件。此外，還研究了玻璃陶瓷、氧化鋁等整體陶瓷件。

真正的整體（全機除離合器及變速器）全陶瓷發動機早在五年前就發明，並專利透過。但不是活塞往復式。因為絕熱並熱回收，所以熱效率超過75%.全世界第一。可是中國的汽車廠都不待見。 葉片型轉子發動機，比馬自達那三角轉子不曉得高明幾十倍。可惜啊！

這裡的陶瓷並不是指家裡用到的“china”，而是氧化鋁、碳化矽等高溫燒結的無機非金屬材料，有強度高、耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特點，因此由陶瓷材料製作的發動機可以增長髮動機的使用壽命，提高燃燒溫度從而促進充分燃燒，比重輕耗能小等優點。但須知目前尚沒有全陶瓷的汽車發動機。我們所說的陶瓷發動機大多數是指燃氣輪機或一些使用了陶瓷零部件的汽車發動機，因為陶瓷雖然優點重重，但也有尚不能克服的缺點，如脆性大。鑑於發動機原理是由混合汽爆燃衝擊做功，陶瓷不能勝任缸體缸蓋的材料。而在耐磨部位適當的做些陶瓷塗層倒還可以。

①可以提高發動機的工作溫度，從而大大提高效率。例如，對內燃機而言，目前作為其製造材料的鎳基耐熱合金，工作溫度在1000℃左右。而採用陶瓷材料，則可以將工作溫度提高到1300℃，使發動機效率提高30%左右。②工作溫度高，可使燃料燃燒充分，所排廢氣中的有害成分大為降低，這不僅降低了能源消耗，而且減少了環境汙染。③陶瓷的熱傳導性比金屬低，這使發動機的熱量不易散發，節省能源。④陶瓷具有較高的高溫強度和熱傳導性，可延長髮動機的使用壽命

目前為止，還沒有真正的陶瓷發動機。如果在買車時或者是機車，介紹安裝了陶瓷發動機，百分百是假的。

許多發動機都是以鋁合金為主要結構材料的所謂鋁製發動機。過去使用鑄鐵發動機比現在重。然而，一些特殊的引擎仍然使用鐵。

例如，大眾的 TSI 透過使用鐵塊支援高增壓。畢竟早期的 1.4 升 170 馬力發動機的增壓壓力是日產 GT-R 的兩倍。透過使用比鋁更耐熱的鐵，引擎有很高的功率可調校潛力。

順便說一句，熔點，即固體熔化的溫度，鐵為 1538°C，鋁為 660°C。汽油發動機燃燒室內的最高壓力為 200 個大氣壓和 2000°C。即使這樣，發動機也不會熔化，因為它是燃燒開始後的瞬時溫度，發動機本身是由冷卻水冷卻的。

離開燃燒室的廢氣溫度高達1000°C，加熱排氣門，所以燃燒室最熱的部分是排氣門。冷卻排氣門也是一個重要因素，因為有許多模式會因排氣門過熱而發生爆震。

發動機效率的 20% 是冷卻損失，透過冷卻水作為散熱器中的熱量釋放到大氣中。如果這 20% 可以減少到零，發動機的效率將大大提高。出於這個原因，我們需要一種即使冷卻水為零也能承受高溫的發動機。

答案之一是陶瓷發動機。陶瓷的種類很多，但作為發動機材料是氮化矽。由於其熔點為 1,900°C，我們可以預測，透過新增新增劑以略微提高效能，可以清除 2,000°C 的溫度。這將使發動機能夠承受燃燒。

它被稱為絕熱發動機，因為它沒有冷卻系統。它不需要發動機內部的冷卻水、散熱器或冷卻通道，使發動機更輕、更緊湊。但在現實中，氣缸內的溫度很高，因此進氣效率大大降低。

由於空氣不會進入發熱的氣缸中，所以根本無法壓縮。此外，溫度太高，難以用機油潤滑和密封。於是陶瓷發動機就從此消失了。

也就是說，陶瓷開始受到廣泛關注是因為陶瓷材料計劃用於飛機領域的發動機部件。它的重量是鐵的三分之一，相當於鋁。然而，它具有壓倒性的高熔點，因此可以進行輕量化設計。