陶瓷
陶瓷起着重要的作用引擎效率以及减少汽车和卡车的污染。例如，一种陶瓷，堇青石(一个镁硅酸铝)，用作衬底和支撑催化剂催化转换器。之所以选择它，是因为它与许多陶瓷一样，重量轻，可以在非常高的温度下工作而不熔化，并且导电热差(有助于保留尾气热，提高催化效率)。在陶瓷的一种新应用中，用透明蓝宝石(氧化铝)制成圆柱体壁通用汽车(General Motors)研究人员为了直观地检查动物的内部工作汽油发动机燃烧室。目的是提高对燃烧控制的理解，从而提高内燃机的效率。
陶瓷在汽车领域的另一种应用是陶瓷传感器这是用来测量废气中的氧含量。陶瓷，通常是氧化锆，其中添加了少量的钇，具有财产产生电压大小取决于偏导的电压压力物质周围的氧。然后，从传感器获得的电信号用于控制发动机中的燃油空气比，以获得最有效的运行。
由于陶瓷的脆性，在很大程度上还没有被用作地面运输车辆的承重部件。这个问题仍然是未来材料科学家要解决的一个挑战。
约翰·维纳布尔斯材料航空航天
主要目的在于材料的选择航空航天结构是对燃油效率以增加旅行的距离和有效载荷交付。这一目标可以通过两个方面的发展来实现:通过提高工作温度来提高发动机效率和减轻结构重量。为了满足这些需求，材料科学家们将目光投向了两大领域——金属合金和先进材料复合材料。推动这些新材料进步的一个关键因素是不断增长的定制材料以实现特定性能的能力。
金属
目前飞机上使用的许多先进金属都是专门为燃气涡轮发动机设计的，这种发动机的部件暴露在高温、腐蚀性气体、振动和高机械载荷下。在早期的时期喷气发动机(大约从1940年到1970年)，设计要求得到了新的发展合金一个人。但是先进推进系统的更严格的要求已经推动了新型合金的发展，这种合金可以承受超过1000°C(1800°F)的温度，以及这种合金的结构性能合金由于熔炼和凝固工艺的发展而得到了改进。
熔化和凝固
合金是由两种或两种以上金属或一种金属组成的物质金属一种紧密结合在一起的非金属，通常在熔化时相互溶解。的主要目标融化是去除杂质，并将合金成分均匀地混合在母材中。基于真空熔炼的新工艺的发展已取得重大进展(热等静压)、快速凝固、定向凝固。
在热等静压中，预合金粉末被装入薄壁可折叠容器中，该容器被置于高温真空中以去除吸附的气体分子。然后将其密封并放入压力机中，在那里它将暴露在非常高的温度和压力下。模具坍塌，将粉末焊接成所需的形状。
熔化的金属冷却当速率高达每秒一百万度时，就会凝固成相对的均匀微观结构，因为没有足够的时间让晶粒成核和生长。这种均质材料往往比典型的“颗粒状”金属更坚固。快速冷却速度可以通过“飞溅”冷却来实现，其中熔融液滴投射到冷表面上。通过高功率激光束穿过材料表面，也可以实现快速加热和凝固。
与复合材料不同(见下文)复合材料)，颗粒状金属在各个方向上表现出基本相同的特性，因此它们不能被量身定制以匹配预期的负载路径(也就是说,施加在特定方向上的应力)。然而，一种叫做定向凝固提供了一定程度的可定制性。在这个过程中温度的模具是精确控制的，以促进形成对齐的硬晶体，因为熔化的金属冷却。这些用于在排列方向上增强组件，就像纤维增强复合材料一样。
合金
这些加工的进步伴随着新的“高温合金”的发展。超合金高强度，通常是复杂的合金，耐高温和严重的机械应力，并表现出较高的表面稳定性。它们通常分为三大类:镍基，钴基，铁基。镍基高温合金在喷气发动机的涡轮部分占主导地位。虽然他们没有什么固有的在高温下抗氧化，通过添加钴、铬、钨、钼、钛、铝和铌，它们获得了理想的性能。
铝锂合金比传统铝合金更坚硬，密度更小。它们也是“超塑性”的，因为现在在加工中可以达到细颗粒尺寸。这类合金适用于暴露在中高温下的发动机部件;它们也可以用于翅膀和身体皮肤。
复合材料
虽然金属的发展对发动机设计产生了影响，但在航空航天结构中应用复合材料的趋势越来越大。原因之一是合金不能提供大量的重量节省，这是复合材料的主要优势。事实上，先进的复合材料应用最广泛，节省质量可以显著提高性能或显著降低生命周期成本。因此，最广泛的应用是在卫星系统、军用飞机、天线罩、直升机、商用运输机和通用航空。
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同成分组成的材料，它们结合在一起产生的特性优于单个成分成分．虽然这个定义可以适用于这样的普通建筑材料如胶合板，混凝土，和砖，在航空航天工业复合词一般指的是纤维增强金属,聚合物，以及陶瓷制品，至今已投入使用二战期间．这些材料由纤维(如纤维)组成玻璃，石墨，碳化硅或芳纶)，嵌入在基体，例如，铝，环氧树脂，或硅氮化。
20世纪50年代末，为了满足太空计划对轻质、热稳定材料的需求，材料发展发生了一场革命。硼钨纤维、碳石墨纤维和有机芳纶纤维被证明是坚固、坚硬和轻便的，但使用它们作为纤维的一个问题是它们的数量有限价值在任何建设除了绳子，它只能承受一个方向的载荷。材料科学家需要开发一种方法，使它们在所有载荷条件下都有用，这导致了复合材料的发展。虽然一束纤维的结构价值很低，但如果它们嵌入在一个结构中，则可以利用单个纤维的强度矩阵它起到粘合剂的作用，将纤维结合起来，使材料坚固。这种基质还能保护纤维免受环境应力和物理损伤，从而引发裂缝。此外，虽然复合材料的强度和刚度在很大程度上仍然是增强材料(即纤维)的功能，但基质可以贡献其他性能，如导热性和导电性，以及最重要的热稳定性。最后，纤维-基质结合降低了完全断裂的可能性。在一个单片(或单一)材料，a裂纹，一旦开始，一般继续传播直到材料失效;在复合材料中，如果组合中的一根纤维失效，裂纹可能不会扩展到其他纤维，因此损害是有限的。
在某种程度上，复合材料工程师正试图模仿动植物自发形成的结构。例如，一棵树是由纤维增强材料制成的，其强度来自于生长方向与树枝重量相匹配的纤维素纤维。类似地，许多生物自然地制造“生物陶瓷”，例如在贝壳、牙齿和骨头中发现的那些。而设计师复合材料对于航空航天工业想要复制的一些特点生物陶瓷生产——例如室温加工和净形产品——他们不希望受到缓慢加工方法和有限的纤维和基质材料选择的限制。此外，与只生产一个外壳的软体动物不同，复合材料制造商必须使用快速、可重复的加工方法，可以制造数百甚至数千个零件。
现代复合材料一般按基体材料分为三类:聚合物、金属或陶瓷。由于高分子材料在高温下容易降解，聚合物基质复合材料(pmc)仅限于工作温度低于300°C(570°F)的二级结构。对于更高的温度，需要金属基和陶瓷基复合材料。