陶瓷材料作為材料的三大支柱之一，在日常生活及工業生產中有著舉足輕重的地位。從古至今，人們的日常生產和生活都離不開陶瓷材料。但是由於傳統陶瓷材料質地較脆，韌性較差，限制了陶瓷材料的應用。如何解決陶瓷材料的脆性和韌性一直以來都是陶瓷研究的焦點問題。
隨著納米技術的廣泛應用，納米陶瓷隨之產生，英國材料學家Cahn指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰略途徑。納米陶瓷能夠克服陶瓷材料的脆性，提高材料的硬度，使陶瓷具有像金屬似的柔韌性和可加工性。
何為納米陶瓷？
納米陶瓷是近20年發展起來的新型超結構陶瓷材料，是將納米級陶瓷顆粒、晶須、纖維等引入陶瓷母體，以改善陶瓷的性能而製造的複合型材料。根據納米陶瓷材料的性能，可將其分為兩大類：
- 納米結構陶瓷
在傳統陶瓷粉體中通過加入納米顆粒，或者將傳統陶瓷粉體納米化，通過燒結凝固時控制凝固或晶體相的大小和分佈，從而改變陶瓷顯微結構以提高其力學性能，製得納米陶瓷材料。
納米結構陶瓷改變的力學性能包括硬度、強度、塑性、韌性。
- 納米功能陶瓷
納米功能陶瓷是通過添加具有獨特功能的納米相或顆粒，或本身功能在常規微米級時未能完全表現出來的，在通過超細化後而得到表現，從而具有特殊功能的納米陶瓷材料。
這些特殊功能包括：聲學、、光學、電學、磁學、生物活性、對環境敏化性等。
納米陶瓷的製備
納米陶瓷的製備工藝主要包含兩部分：納米陶瓷粉體的製備和緻密化成塊狀納米陶瓷材料。世界上對納米陶瓷粉體的製備方法多種多樣，但應用較廣且方法較成熟的主要有氣相合成和凝聚相合成2種。
- 納米粉體的製備
氣相合成：氣相合成又分為氣相高溫裂解法、噴霧轉化法和化學氣相合成法等。化學氣相合成法既可製備納米非氧化物粉體，也可製備納米氧化物粉體。該法合成的粉體具有較強的低溫可燒結性，並且有相對高的純淨性和高的表面及晶粒邊界純度。原料的坩堝中經加熱直接蒸發成氣態，以產生懸浮微粒或煙霧狀原子團。原子團的平均粒徑可通過改變蒸發速率以及蒸發室內的惰性氣體的壓強來控制，粒徑可小至3～4nm，是製備納米陶瓷最有希望的途徑之一。
凝聚相合成（溶膠一凝膠法）：是指在水溶液中加入有機配體與金屬離子形成配合物，通過控制PH值、反應溫度等條件讓其水解、聚合，經溶膠→凝膠而形成一種空間骨架結構，再脫水焙燒得到目的產物的一種方法。此法在製備複合氧化物納米陶瓷材料時具有很大的優越性。凝聚相合成已被用於生產小於10nm的SiO2、Al2O3和TiO2納米團。
- 緻密化成塊狀納米陶瓷材料
從納米粉體制成塊狀納米陶瓷材料，就是通過工藝過程，除去孔隙，以形成緻密的塊狀納米陶瓷材料。在緻密化的過程中，保持了納米晶的特性。方法有：
（1）沉降法：如在固體襯底上沉降。
（2）原位凝固法：在反應室內設置一個充液氮的冷卻管，納米團冷凝於外管壁，然後用刮板刮下，直接經漏斗送入壓縮器，壓縮成一定形狀的塊狀納米陶瓷材料。
（3）燒結或熱壓法：燒結溫度提高，增加了物質擴散率，也就增加了孔隙消除的速率，但在燒結溫度下，納米顆粒以較快的速率粗化，製成塊狀納米陶瓷材料。
納米陶瓷的增強增韌
陶瓷粉料的顆粒大小決定了陶瓷材料的微觀結構和宏觀性能。當其添加納米級粉料後，材料的力學性能能得到極大地改善，主要包括納米陶瓷材料的硬度，斷裂韌度和低溫延展性等。
通常來說，硬化處理使材料變脆，造成斷裂韌度的降低。而就納米晶而言，硬化和韌化由孔隙的消除來形成，這樣就增加了材料的整體強度。因此，如果陶瓷材料以納米晶的形式出現，可觀察到通常為脆性的陶瓷可變成延展性的，在室溫下就允許有大的彈性形變。
納米陶瓷在一定程度上克服了傳統陶瓷質地較脆、韌性和強度較差等缺點，並對材料的力學、電學、熱學、磁學等性能產生重要影響。納米陶瓷作為一種高科技產品，拓寬了傳統陶瓷的應用領域，在軍事、汽車、發動機、電子、防護等諸多方面獨有廣泛的應用，並在許多超高溫、強腐蝕等惡劣環境下起著不可替代的作用。
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