在传统柴油机或燃汽轮机用的金属零件中，铝合金的耐温极限为350℃，钢和铸铁的为450℃，最好的超级耐热合置又使发动机设计复杂化，增加重量和耗费许多功率。长期以来，人们在寻用一种理想的材料来代替发动机用的金属材料。
发动机用材料的重大改革则是用高性能陶瓷零件逐步代替金属零件，直至发动机的主要零件，这就是人们说的陶瓷发动机。
陶瓷材料有许多优点。陶瓷的硬度为1500HV以上，而一般的合成金属为400HV左右，再者陶瓷的隔热性非常好。根据陶瓷的这点特性，用陶瓷材料制作活塞，连杆，缸套，缸盖等关重零件，会让发动机的热效率得到极大的提升，至少提高35%以上。陶瓷的密度小，重量轻。陶瓷有耐腐蚀性的特点，高温下不易氧化，并具有良好的抗腐蚀性。从这一点看，燃油的选择范围将大大提高，可以选择较差燃油品质的燃油。从陶瓷材料的取材来看，陶瓷的主要成分为硅酸盐，资源非常丰富。
另外，陶瓷材料的热特性很好，熔点非常高，一般金属的熔点为1400℃左右，而常规的陶瓷熔点在2000℃以上，在高温下具有极好的化学稳定性，同时陶瓷的热膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。
由于陶瓷在1400℃左右的温度下保持良好的稳定性，就不需要庞大的发动机冷却系统。 取消冷却系统，可使柴油机体积减少40%以上。柴油机体积减少使全车重量降低，从而提高了单位体积功率，单位功率和机动性。军用车辆50%的故障同冷却系统有关，减少或取消冷却意味着提高发动机的可靠性、可使用性、可维护性和耐久性。另外，活塞工作温度可以提高300℃以上，大大促进燃料、空气混合物的燃烧，燃烧的更彻底，对油耗，排放是有巨大好处的。
总结来说，高性能陶瓷有许多优于金属的性能，例如耐高温、耐磨损、耐腐蚀、重量轻和隔热性能好，这些特殊性能可使传统发动机面临的热效率低和结构复杂等许多难题得到合理的解决，并提高发动机的性能和耐久性。因此，有专家认为，高性能陶瓷是内燃机发明以以来最鼓舞人心的新发展，它将最终解决发动机要在苛刻环境下工作的问题。21世纪，将会出现许多 陶瓷发动机。最初，人们研究和使用的是陶瓷涂层和单一整体陶瓷制的发动机零件。陶瓷涂层技术成熟、成本低、寿命较高，采用等离子喷覆二氧化锆、碳化钛和二氧化钛等陶瓷，获得1毫米以内的耐久涂层。为了解决陶瓷涂层太薄的问题，人们研究用二氧化锆、氮化硅、碳化硅和钛酸铝制造动机的整体陶瓷零件。此外，还研究了玻璃陶瓷、氧化铝等整体陶瓷件。
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