Per ottimizzare i cicli di trasformazione dell’energia termica in energia meccanica o elettrica si deve lavorare a temperature sempre piu' elevate. Fino ad oggi sono state utilizzate quasi esclusivamente le leghe metalliche per adempiere alle funzioni che impongono carichi meccanici notevoli per via della loro duttilita' e della loro attitudine a sopportare forti variazioni termiche. A causa della loro mancanza di duttilita' i ceramici sono rimasti invece confinati al ruolo d’isolanti termici sotto forma di strati di riporto o di pezzi non in movimento.

Nei componenti attuali e' stato piu' o meno raggiunto il limite d’utilizzo delle leghe metalliche (~1000-1100°C) per l’applicazione a temperature elevate e in atmosfera ossidante, percio' ci si rivolge sempre piu' verso i ceramici per il loro carattere refrattario.

I ceramici tenuti in considerazione per queste applicazioni tecniche a temperature elevate (1300-1800°C) non sono piu' quelli tradizionali unicamente basati su combinazione d’ossidi, perché troppo sensibili agli sbalzi di temperatura o agli urti meccanici. Nel corso degli ultimi vent’anni sono stati sviluppati i neoceramici, sono essenzialmente composti puri o quasi puri formati soprattutto da ossidi, carburi, nitruri, siliciuri e boruri. Alcuni dei piu' importanti materiali ceramici avanzati sono l’allumina (Al₂O₃), il nitruro di silicio (Si₃N₄), il carburo di silicio (SiC) e la zirconia (ZrO₂) combinati con altri ossidi refrattari. Le temperature di fusione d’alcuni materiali ceramici avanzati sono elencate qui di seguito:

Viene qui riportata una breve descrizione d’alcune proprieta', tecnologiche produttive e applicazioni dei principali materiali ceramici avanzati:

Carburo di silicio (SiC) - Il carburo di silicio e' un carburo duro e refrattario con un’eccellente resistenza all’ossidazione ad elevata temperatura forma un rivestimento di SiO₂ che protegge la massa interna del materiale. Il SiC puo' essere sinterizzato a 2100°C con l’aggiunta di 0,5-1% di B per favorire la sinterizzazione. Il SiC e' comunemente usato come fibra di rinforzo per materiali compositi a matrice metallica e ceramica.

Allumina (Al₂O₃) - Fu sviluppata originariamente per tubazioni refrattarie e crogioli d’elevata purezza per impieghi ad alta temperatura e ora trova molte altre applicazioni. Un classico esempio d’applicazione dell’allumina e' il materiale isolante delle candele delle automobili. L’ossido d’alluminio viene generalmente drogato con ossido di magnesio, pressato a caldo e sinterizzato per ottenere la tipica microstruttura . L’allumina viene comunemente usata per applicazioni elettriche d’alta qualita', per le quali sono richieste una bassa perdita dielettrica e un’alta resistivita'.

Nitruro di silicio (Si₃N₄) - Fra tutti i materiali ceramici avanzati, il nitruro di silicio ha probabilmente la migliore combinazione delle proprieta' d’interesse tecnologico. Il Si₃N₄ si dissocia significativamente solo a temperature superiori a 1800°C e quindi non puo' essere sinterizzato direttamente. Puo' essere, invece, ottenuto mediante un particolare processo in cui della polvere di silicio compattata viene nitrurata in un flusso gassoso d’azoto. Questo processo produce Si₃N₄ microporoso di moderata resistenza. Un Si₃N₄ non poroso di piu' elevata resistenza viene ottenuto mediante pressatura a caldo con l’aggiunta di 1-5% di MgO. Si₃N₄ e' in fase di studio per l’impiego in componenti di motori avanzati.

Zirconia (ZrO₂) - La zirconia pura e' polimorfa e si trasforma dalla struttura tetragonale a quella monoclina a circa 1170°C con un’espansione volumetrica e quindi e' soggetta a criccatura. Combinando la ZrO₂ con altri ossidi refrattari come CaO, MgO e Y₂O₃, e' possibile stabilizzare la struttura cubica a temperatura ambiente e per questo materiale sono state trovate molte applicazioni. Combinando ZrO₂ con il 9% di MgO e utilizzando speciali trattamenti termici, si puo' produrre una zirconia parzialmente stabilizzata (PSZ) che ha un’alta tenacita' alla frattura e ha portato a nuove applicazioni per questo materiale ceramico.

In generale questi neoceramici sono formati per sinterizzazione chimica ad alta temperatura partendo da una miscela di polveri.

I neoceramici possiedono una resistenza alla temperatura molto elevata (1900-2300°C) e una gran durezza: il carburo di silicio e' caratterizzato da una conducibilita' termica paragonabile a quella d’alcune leghe metalliche ed e' un buon conduttore del calore (caso abbastanza eccezionale, dato che la maggior parte dei ceramici sono materiali isolanti). Il nitruro di silicio, diversamente, con una conducibilita' termica circa 15 volte piu' bassa del carburo di silicio, e' invece un isolante. Questi due materiali hanno una bassa densita' (da 2,5 a 3,6). Il difetto attuale di questi ceramici resta ancora la loro fragilita', che e' in gran parte il risultato della natura dei loro legami chimici a forte predominanza covalente che, a bassa temperatura, impediscono qualunque movimento di dislocazioni.