陶瓷發動機

陶瓷發動機是使用陶瓷材料為主要部件的內燃機。陶瓷發動機相對一般金屬發動機有很多優勢，其中最主要的是其汽缸內的燃燒可以達到很高温度，根據卡諾定理，這使得其熱效率更高。

德州農工大學曾經制造出相當有效率的陶瓷發動機，但是專利被艾克森美孚收購，並被擱置起來。 ^[1] 

陶瓷發動機的優越性為：

①可以提高發動機的工作温度，從而大大提高效率。例如，對內燃機而言，目前作為其製造材料的鎳基耐熱合金，工作温度在1000℃左右。而採用陶瓷材料，則可以將工作温度提高到1300℃，使發動機效率提高30%左右。

②工作温度高，可使燃料燃燒充分，所排廢氣中的有害成分大為降低，這不僅降低了能源消耗，而且減少了環境污染。

③陶瓷的熱傳導性比金屬低，這使發動機的熱量不易散發，節省能源。

④陶瓷具有較高的高温強度和熱傳導性，可延長髮動機的使用壽命。 ^[2] 

陶瓷首先在高温燃氣輪機中，可用於製造葉片、燃燒筒、套管、主軸軸承等，用陶瓷代替鎳基、鈷基耐熱合金，成本可降低到原來的1/30。同時，陶瓷也可用於製造內燃機，可用於製造活塞內襯、氣缸、預燃燒室、挺杆、閥門、噴嘴、渦輪增壓器轉子及軸承等零部件。據測算，若汽車發動機的所有零部件都採用陶瓷製造，其重量可比合金髮動機輕2/3，燃料費下降20%。1977年美國福特汽車公司用氮化硅和碳化硅陶瓷製造了一台全陶瓷燃汽輪機，其燃氣入口温度為1230℃，轉速為5萬轉/分，成功地運轉了25小時。1982年，瑞典沃爾沃和聯合公司共同研製的燃汽輪機，成功地進行了乘用車的實際行駛，在世界上首獲成功，其渦輪工作温度為1100℃，轉速為5萬轉/分，運行了10小時。

目前，美系研發主要以通用、福特、諾爾頓等公司主導，其實用階段的探索已經相繼建立了專業化的陶瓷生產中心。日系主要以豐田、日產等公司聯合開發為主，建立了數千家新型陶瓷研究機構，其主導開發的213KW的KANATN陶瓷發動機已經具備量產規模，並用於概念車裝配。德國奔馳公司主導的歐系車尤里卡計劃中，主要配合成員國有法國、瑞典，陶瓷發動機主題備件主要是以複合材料主要包括陶瓷、樹脂、金屬、塑料、強化劑、韌性劑等成分。其功能合理性更好，工作穩定温度可以達到1600℃。 ^[1] 

阻礙陶瓷發動機實用化的主要障礙是陶瓷的脆性和由此導致的低可靠性。若能解決這個問題，將會給人類社會的發展提供強大的推動力。 ^[2]