Jak dobrze wiadomo, samochody pracują w niezwykle ciężkich środowiskach i warunkach, dlatego poszczególne komponenty tworzące ten ogromny pojazd muszą charakteryzować się doskonałą funkcjonalnością. Obecnie stosowanie keramicznych elementów konstrukcyjnych z tlenku cyrkonu w częściach samochodowych jest bardzo powszechne.

1. Czujnik z keramicznego elementu konstrukcyjnego z tlenku cyrkonu

Keramika z cyrkonii Czujniki tlenu cechują się wysokimi właściwościami mechanicznymi oraz wysoką niezawodnością. Jako komponent czystych spalin mogą służyć do określenia stężenia O2 w wydechu samochodu, a następnie przekazywać pomiarowe wartości do systemów dostawy powietrza i paliwa silnika, zapewniając całkowite spalanie paliwa. Ponieważ wszystkie fazy tego materiału ceramicznego to w pełni stabilny kryształ cyrkonu o strukturze kostkowej, tetragonalny cyrkon oraz częściowo stabilne mieszaniny monokliniczne, jego właściwości mechaniczne podczas użytkowania są znakomite, co pozwala również redukować ciepło generowane przez tarcie.

2. Grzałki do zaworów z ceramiki cyrkonowej

Aby zapewnić pełne spalanie podczas uruchamiania silnika, na stronie wlotowej silnika montowany jest urządzenie grzewcze, czyli nagrzewnica zaworu, które ogrzewa powietrze wlotowe, umożliwiając całkowite odparowanie paliwa i jego mieszanie. W celu kontroli temperatury oraz poprawienia niezawodności urządzenia podczas nagrzewania przy ssaniu, jako nagrzewnica zaworu stosuje się ceramikę PTC (termistor) z tytanianu baru. Dzięki zastosowaniu ceramicznej nagrzewnicy zaworu silnik po uruchomieniu pozostaje w stanie całkowitego spalania, co przynosi efekty polegające na poprawie sprawności termicznej, oszczędności energii oraz oczyszczeniu spalin. Nagrzewnica zaworu wykonana jest ze specjalnego materiału ceramicznego.

3. Silniki z ceramiki cyrkonowej

Wraz z zastosowaniem specjalnych ceramik w samochodach, istniejące silniki tłokowe, już obecnie popularne i szeroko stosowane, będą wyposażone w pomocnicze komory spalania, głowice cylindrów, tuleje cylindrowe oraz wirniki turbosprężarek. We wszystkich tych komponentach rozważane jest zastosowanie specjalnych materiałów ceramicznych, takich jak azotek krzemu, węglik krzemu oraz częściowo stabilizowany tlenek cyrkonu. Wymagania dotyczące wytrzymałości mechanicznej to: wytrzymałość na zginanie powyżej 50 kg/mm² oraz współczynnik rozszerzalności cieplnej wynoszący 3,5 × 10⁻⁶°C.

Zasadniczo wymienione materiały spełniają te wymagania; szczególnie ciekawa jest ceramika z częściowo stabilizowanego tlenku cyrkonu, która nie tylko charakteryzuje się wytrzymałością mechaniczną rzędu 100 kg/mm², ale także ma przewodność cieplną wynoszącą zaledwie -0,04 g/cm², w porównaniu z innymi materiałami.

Jeśli chodzi o silniki turbinowe gazowe, aby osiągnąć taki sam koszt paliwa jak w przypadku silników wysokoprężnych, temperatura na wlocie turbiny musi wynosić aż 1350°C. Tylko materiały ceramiczne z karburem krzemu i azotkiem krzemu są w stanie wytrzymać tak wysokie temperatury. Obecnie eksperci wiążą z tym duże nadzieje i uważają, że wymienione powyżej materiały ceramiczne stanowią idealny wybór do wykonania wirników i stojanów turbin. W przyszłości silniki ceramiczne najprawdopodobniej będą produkowane poprzez połączenie azotku krzemu z ceramiką z karburem krzemu lub z częściowo stabilizowaną ceramiką z dioksodem cyrkonu.

4. Element czujny z ceramiki cyrkonowej

W wysokiej klasy amortyzatorach samochodowych wykorzystuje się efekt piezoelektryczny dodatni, odwrotny efekt piezoelektryczny oraz efekt elektrostryczny ceramik czułych, aby stworzyć inteligentne amortyzatory. Ten typ inteligentnego amortyzatora jest zdolny do rozpoznawania warunków nawierzchni drogi i samoczynnego dostosowywania się. Pozwala minimalizować drgania pojazdu na nierównych drogach i poprawia komfort pasażerów.

Inteligentny Czujnik Czyszczący Ceramiczny: Ten czujnik wykonany jest z ceramiki tytanianu barowego o właściwościach czułych na ciśnienie. Automatycznie wykrywa opady deszczu i reguluje szybkość wycieraczek przednich samochodu do optymalnej wartości. Inne elementy czujnikowe ceramiczne, np. te wykonane z ceramiki czułej na temperaturę, ciśnienie, wilgotność czy pole magnetyczne, również mogą wyświetlać informacje dotyczące czułości oraz automatycznie kontrolować ustawienia temperatury, wilgotności, kondensatu i płynu antykrystalizacyjnego.

Ponadto wiele urządzeń, części i małych elementów stosowanych w samochodach jest również wykonanych ze specjalnych materiałów ceramicznych, takich jak elektroniczne brzęczyki, przetworniki ultradźwiękowe, szkło pochłaniające ciepło, fototuby, pierścienie uszczelniające do korków olejowych oraz uszczelki olejowo-wodne. Te produkty motoryzacyjne, wyprodukowane z nowatorskich i specjalnych materiałów ceramicznych, charakteryzują się zwykle doskonałymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi, takimi jak odporność na uderzenia, odporność na zużycie, odporność na korozję, odporność na wysokie temperatury, niska masa oraz łatwość obróbki i produkcji.