すべての材料と同様に、セラミックの特性は、存在する原子の種類、原子間の結合の種類、原子が一緒に詰め込まれている方法によって決定されます
結合の二つのタイプは、セラミックで発見されています:イオンと共有結合。 イオン結合は、金属と非金属、言い換えれば、非常に異なる電気陰性度を持つ二つの要素の間に発生します。 電気陰性度は、原子内のすべての電子を引き付けて保持する原子内の核の能力であり、電子の数と核からの外殻内の電子の距離に依存する。
イオン結合では、原子(金属)の一方が他の原子(非金属)に電子を移動させ、したがって正に帯電し(陽イオン)、非金属は負に帯電し(陰イオン)になる。 反対の電荷を持つ二つのイオンは強い静電気力で互いに引き付け合う。代わりに、共有結合は、2つの非金属、言い換えれば、同様の電気陰性度を有する2つの原子の間で起こり、2つの原子間の電子対の共有を含む。
両方のタイプの結合はセラミック材料の原子間で起こるが、それらのほとんど(特に酸化物)ではイオン結合が優勢である。
原子結合には他にも金属結合とファンデルワールス結合の二つのタイプがあります。 最初のものでは、金属カチオンは原子間を自由に移動できる電子に囲まれています。 金属結合はイオン結合や共有結合ほど強くない。 金属結合は、金属が破損することなく容易に曲げたり伸ばしたりすることができ、ワイヤに引き込まれることを可能にする延性などの金属の主な 電子の自由な動きは、なぜ金属が電気と熱の導体になる傾向があるのかを説明しています。
ファンデルワールス結合は、永久分極または誘起分極を有する原子間の弱い静電気力からなる。 ファンデルワールボンドの例は、水素と酸素の間の水素結合であり、これは水の多くの特性に関与している。
ポリマーでは、ポリマーの原子間に共有結合がありますが、ポリマー高分子(または鎖)はファンデルワールス力によって一緒に保持されます。
ポリマーでは、ポリマーの原子間に共有結合がありますが、ポリマー高分子(または鎖)はファンデルワールス力によって一緒に保持されます。 すべての4種類の債券のうち、ファンデルワールスは最も弱いです。 このため、ポリマーは非常に弾性(例えば、輪ゴム)であり、容易に溶融することができ、強度が低い。
セラミックスのイオン結合および共有結合は、高硬度、高融点、低熱膨張、良好な耐薬品性など、これらの材料の多くのユニークな特性の原因であるが、
しかし、セラミックスの特性は、その微細構造にも依存する。 製陶術は定義によって自然か総合的な無機、非金属、多結晶性材料です。 時には、ダイヤモンドやサファイアなどの単結晶材料でさえ、セラミックスという用語の下に誤って含まれています。 多結晶材料は、製造プロセス中に複数の結晶粒が一緒に接合されて形成され、単結晶材料は一つの三次元結晶として成長する。 多結晶材料の製造プロセスは、単結晶と比較して比較的安価である。 これらの違いのために(例えば、さまざまなオリエンテーションの多数の水晶、粒界の存在、製作プロセス)、多結晶性材料は単結晶と実際に混同されるべきではないし、製陶術の定義の下 セラミックスの特性と加工は結晶粒の大きさや形状に大きく影響され,密度,硬度,機械的強度,光学的性質などの特性は焼結片の微細構造と強く相関している。一方、ガラスは、非晶質構造を有する無機、非金属材料で作られている。 非晶質構造とは、原子が結晶のようによく秩序づけられた繰り返し配列に従って組織されていないことを意味する。 ガラス-セラミックスは、ガラス状の相に囲まれた小さな粒子でできており、ガラスとセラミックスの間に特性を持っています。
以下の表は、セラミックスとガラスの主な特性の概要を示しています。 これらは典型的な特性です。 実際、セラミックスやガラスの特性は、金属やポリマーとの複合材料の作成など、組成を変更したり、処理パラメータを変更したりすることによって、特定の用途に合わせて調整することができます。