陶瓷的结构与性能

就像在每一种材料中一样，陶瓷的特性是由存在的原子类型、原子之间的键合类型以及原子聚集的方式决定的

在陶瓷中发现了两种类型的键:离子键和共价键。离子键发生在金属和非金属之间，换句话说，这两种元素的电负性非常不同。电负性是原子核吸引并保留原子内部所有电子的能力，它取决于电子的数量和外层电子与原子核的距离。

在离子键中，其中一个原子(金属)将电子转移到另一个原子(非金属)，从而带正电(阳离子)，而非金属则带负电(阴离子)。这两个带相反电荷的离子相互吸引，产生很强的静电力。

相反，共价键发生在两个非金属原子之间，换句话说，两个原子具有相似的电负性，并涉及两个原子之间共享电子对。

虽然两种类型的键都发生在陶瓷材料的原子之间，但在大多数陶瓷材料(尤其是氧化物)中，离子键占主导地位。

还有另外两种类型的原子键:金属键和范德瓦尔斯键。在第一个例子中，金属阳离子被可以在原子之间自由移动的电子包围。金属键不如离子键和共价键那么强。金属键负责金属的主要性能，如延展性，金属可以很容易弯曲或拉伸而不会断裂，从而可以被拉成金属丝。电子的自由运动也解释了为什么金属容易成为电和热的导体。

范德华键是由具有永久或诱导极化的原子之间的弱静电力所构成。范德华键的一个例子是氢氧之间的氢键，它决定了水的许多特性。

在聚合物中，聚合物原子之间有共价键，但聚合物大分子(或链)通过范德华力保持在一起。在所有四种化学键中，范德瓦尔斯键是最弱的。由于这个原因，聚合物很有弹性(如橡皮筋)，很容易融化，强度低。

陶瓷的离子和共价键不仅使陶瓷具有高硬度、高熔点、低热膨胀和良好的耐化学性等许多独特的特性，而且也产生了一些不良的特性，最主要的是脆性，除非材料通过增强剂或其他方法增韧，否则会导致断裂。

然而，陶瓷的性能还取决于其微观结构。根据定义，陶瓷是天然或合成的无机、非金属、多晶材料。有时，即使是单晶材料，如钻石和蓝宝石，也被错误地包括在这一术语下陶瓷．多晶材料是由多个晶体在生产过程中结合在一起形成的，而单晶材料是生长为一个三维晶体。与单晶相比，多晶材料的制造过程相对便宜。由于这些差异(例如，具有不同取向的多个晶体，晶界的存在，制造工艺)，多晶材料真的不应该与单晶混淆，应该是定义下的唯一的材料陶瓷．陶瓷的性能和加工工艺在很大程度上受其影响颗粒大小形状和特性，如密度、硬度、机械强度和光学性能与烧结件的显微组织密切相关。

另一方面，玻璃是由无定形结构的无机非金属材料制成的。非晶结构是指原子不像在晶体中那样按照有序的重复排列。微晶玻璃是由被玻璃相包围的小颗粒组成，其性能介于玻璃和陶瓷之间。

下表总结了陶瓷和玻璃的主要性能。这些是典型的属性。事实上，陶瓷和玻璃的特性可以通过修改成分来适应特定的应用，包括用金属和聚合物创建复合材料改变工艺参数．