Wie allgemein bekannt ist, arbeiten Automobile unter äußerst anspruchsvollen Umgebungsbedingungen; daher müssen die verschiedenen Komponenten dieses Kraftpakets über eine ausgezeichnete Funktionalität verfügen. Gegenwärtig ist der Einsatz von Zirkonia‑Keramik‑Strukturkomponenten in Automobilteilen sehr verbreitet.

1. Zirkonia‑Keramik‑Strukturkomponente als Sensor

Zirkonoxidkeramik Sauerstoffsensoren zeichnen sich durch hohe mechanische Eigenschaften und Zuverlässigkeit aus. Als Bestandteil des gereinigten Abgases ermöglichen sie die Bestimmung der O₂‑Konzentration im Fahrzeugabgas; der gemessene Wert wird anschließend an die Luft‑ und Kraftstoffversorgungssysteme des Motors zurückgeführt, um eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs sicherzustellen. Da alle Phasen dieses Keramikmaterials vollständig kubisch stabiles Zirkonoxid, tetragonales Zirkonoxid sowie teilweise stabile gemischte monoklinische Kristalle aufweisen, sind seine mechanischen Eigenschaften im Betrieb hervorragend und es kann die durch Reibung entstehende Wärme reduzieren.

2. Zirkonia-Keramik-Ventilheizungen

Um bei Motorstart eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten, wird auf der Ansaugseite des Motors ein Heizelement, nämlich ein Ventilheizer, installiert, das die Ansaugluft erwärmt und so die vollständige Verdampfung sowie Vermischung des Kraftstoffs sicherstellt. Zur Temperaturregelung und zur Steigerung der Zuverlässigkeit dieser Vorrichtung während des Ansaugheizens kommt ein Bariumtitanat‑Keramik‑PTC‑Thermistor (Thermistor) als Ventilheizer zum Einsatz. Durch den Einsatz eines keramischen Ventilheizers erreicht der Motor nach dem Start einen Zustand vollständiger Verbrennung, was zu einer verbesserten thermischen Effizienz, Energieeinsparung sowie Reinigung der Abgase führt. Der Ventilheizer besteht aus einem speziellen Keramikmaterial.

3. Zirkonia-Keramik-Motoren

Mit der Anwendung spezieller Keramiken in Automobilen werden bestehende Kolbenmotoren, die bereits weit verbreitet und populär sind, über zusätzliche Brennkammern, Zylinderköpfe, Zylinderlaufbuchsen sowie Turboladerrotoren verfügen. Alle diese Komponenten kommen in Betracht, spezielle Keramikmaterialien wie Siliziumnitrid, Siliziumkarbid sowie teilweise stabilisiertes Zirkonoxid einzusetzen. Die erforderlichen mechanischen Festigkeitswerte lauten: Biegefestigkeit über 50 kg/mm² sowie ein thermischer Ausdehnungskoeffizient von 3,5 × 10⁻⁶ °C.

Grundsätzlich können die oben genannten Materialien diese Anforderungen erfüllen; insbesondere teilweise stabilisiertes Zirkonoxid weist nicht nur eine mechanische Festigkeit von bis zu 100 kg/mm² auf, sondern besitzt zudem eine Wärmeleitfähigkeit von lediglich -0,04 g/cm² – im Vergleich zu anderen Materialien.

Bei Gasturbinenmotoren muss, um dieselähnliche Kraftstoffkosten zu erreichen, die Turbineneintrittstemperatur bis zu 1350 °C betragen. Nur Keramikmaterialien aus Siliziumkarbid und Siliziumnitrid sind in der Lage, solch hohe Temperaturen standzuhalten. Derzeit setzen Experten große Hoffnungen darauf und halten die genannten Keramikmaterialien für die ideale Wahl bei Turbinenrotoren und -statoren. Zukünftig werden Keramikmotoren höchstwahrscheinlich durch Kombination von Siliziumnitrid mit Siliziumkarbid‑Keramik oder teilweise stabilisiertem Zirkonoxid‑Keramik hergestellt.

4. Zirkonia-Keramik-Sensorelement

Hochwertige Stoßdämpfer für Automobile nutzen den positiven piezoelektrischen Effekt, den inversen piezoelektrischen Effekt sowie den elektrostriktiven Effekt empfindlicher Keramiken, um intelligente Stoßdämpfer zu entwickeln. Diese Art intelligenter Stoßdämpfer ist in der Lage, Straßenoberflächenbeschaffenheiten zu erkennen und sich selbstständig anzupassen. So lassen sich Fahrzeugvibrationen auf unebenen Straßen minimieren und der Fahrgastkomfort erhöht sich.

Intelligenter Keramikreiniger: Dieser Reiniger besteht aus Bariumtitanat‑Keramik mit druckempfindlichen Eigenschaften. Er kann Regenfälle automatisch erkennen und die Scheibenwischer des Autos auf die optimale Geschwindigkeit einstellen. Weitere keramische Sensorelemente, etwa aus thermosensitiven, druckempfindlichen, feuchtigkeitsempfindlichen sowie magnetosensitiven Keramikmaterialien, können ebenfalls sensible Informationen anzeigen und Temperatur-, Feuchtigkeits-, Kondensat- sowie Frostschutz-Einstellungen automatisch steuern.

Darüber hinaus werden viele in Automobilen eingesetzte Geräte, Bauteile und Kleingeräte ebenfalls aus speziellen keramischen Werkstoffen hergestellt, darunter elektronische Summer, Ultraschallwandler, wärmeabsorbierendes Glas, Fotodioden, Ölabdichtungsringe sowie Öl-Wasser-Dichtungen. Diese Automobilprodukte aus neuartigen und speziellen keramischen Materialien verfügen typischerweise über hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften, wie Schlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, geringes Gewicht sowie einfache Verarbeitung und Fertigung.