la fel ca în orice material, proprietățile ceramicii sunt determinate de tipurile de atomi prezenți, tipurile de legătură dintre atomi și modul în care atomii sunt împachetați împreună

două tipuri de legături se găsesc în ceramică: Ionică și covalentă. Legătura ionică are loc între un metal și un nemetal, cu alte cuvinte, două elemente cu electronegativitate foarte diferită. Electronegativitatea este capacitatea nucleului dintr-un atom de a atrage și reține toți electronii din atomul însuși și depinde de numărul de electroni și de distanța electronilor din învelișurile exterioare de nucleu.

într-o legătură ionică, unul dintre atomi (metalul) transferă electroni către celălalt atom (nemetalul), devenind astfel încărcat pozitiv (cation), în timp ce nemetalul devine încărcat negativ (anion). Cei doi ioni care au sarcini opuse se atrag reciproc cu o forță electrostatică puternică.legătura covalentă are loc în schimb între doi nemetali, cu alte cuvinte doi atomi care au electronegativitate similară și implică împărțirea perechilor de electroni între cei doi atomi.

deși ambele tipuri de legături apar între atomi în materialele ceramice, în majoritatea acestora (în special oxizii) legătura ionică este predominantă.

există alte două tipuri de legături atomice: metalice și Van der Waals. În primul, cationii metalici sunt înconjurați de electroni care se pot mișca liber între atomi. Legăturile metalice nu sunt la fel de puternice ca legăturile ionice și covalente. Legăturile metalice sunt responsabile pentru principalele proprietăți ale metalelor, cum ar fi ductilitatea, unde metalul poate fi ușor îndoit sau întins fără a se rupe, permițându-i să fie tras în sârmă. Libera circulație a electronilor explică, de asemenea, de ce metalele tind să fie conductoare de electricitate și căldură.

legăturile Van der Waals constau în forțe electrostatice slabe între atomi care au polarizare permanentă sau indusă. Un exemplu de legătură Van der Waal este legătura de hidrogen dintre hidrogen și oxigen, care este responsabilă pentru multe proprietăți ale apei.

în polimeri, există legături covalente între atomii polimerului, dar macromoleculele polimerice (sau lanțurile) sunt păstrate împreună de forțele Van der Waals. Dintre toate cele patru tipuri de obligațiuni, Van der Waals este cel mai slab. Din acest motiv, polimerii sunt foarte elastici (de exemplu, o bandă de cauciuc), pot fi topiți cu ușurință și au o rezistență redusă.

legăturile ionice și covalente ale ceramicii sunt responsabile pentru multe proprietăți unice ale acestor materiale, cum ar fi duritatea ridicată, punctele de topire ridicate, dilatarea termică scăzută și rezistența chimică bună, dar și pentru unele caracteristici nedorite, în primul rând fiind fragilitatea, ceea ce duce la fracturi, cu excepția cazului în care materialul este întărit prin agenți de întărire sau prin alte mijloace.

proprietățile ceramicii, totuși, depind și de microstructura lor. Ceramica este, prin definiție, materiale anorganice naturale sau sintetice, nemetalice, policristaline. Uneori, chiar și materialele monocristaline, cum ar fi diamantul și safirul, sunt incluse în mod eronat sub termenul ceramică. Materialele policristaline sunt formate din mai multe boabe de cristal Unite în timpul procesului de producție, în timp ce materialele monocristaline sunt cultivate ca un cristal tridimensional. Procesele de fabricare a materialelor policristaline sunt relativ ieftine, în comparație cu cristalele unice. Datorită acestor diferențe (de ex., cristale multiple cu diferite orientări, prezența granițelor cerealelor, procese de fabricație), materialele policristaline nu ar trebui să fie confundate cu cristale unice și ar trebui să fie singurele incluse în definiția ceramicii. Proprietățile și prelucrarea ceramicii sunt în mare măsură afectate de dimensiunile și formele granulelor lor, iar caracteristici precum densitatea, duritatea, rezistența mecanică și proprietățile optice se corelează puternic cu microstructura piesei sinterizate.

pe de altă parte, sticla este fabricată din materiale anorganice, nemetalice, cu o structură amorfă. Structura amorfă înseamnă că atomii nu sunt organizați în conformitate cu un aranjament bine ordonat, repetat, ca în cristale. Ceramica din sticlă este realizată din boabe mici înconjurate de o fază sticloasă și are proprietăți între cele ale sticlei și ceramicii.

tabelul de mai jos oferă un rezumat al principalelor proprietăți ale ceramicii și sticlei. Acestea sunt proprietăți tipice. De fapt, proprietățile ceramicii și sticlei pot fi adaptate la aplicații specifice prin modificarea compoziției, inclusiv crearea de materiale compozite cu metale și polimeri și prin modificarea parametrilor de procesare.