Padat
polikristal seperti alumina transparan dan senyawa alumina untuk aplikasi semacam laser berenergi tinggi. Keramik yang lebih maju juga digunakan di industri obat-obatan, listrik dan elektronika.
Teknik keramik adalah ilmu dan teknologi untuk menciptakan bahan, suku cadang, dan peralatan keramik padat. Ini dilakukan melalui aksi panas, maupun pada suhu yang lebih rendah, dengan menggunakan reaksi pengendapan dari larutan kimia. Istilah ini mencakup pemurnian bahan baku, studi dan produksi senyawa kimia yang bersangkutan, formasi mereka menjadi komponen, dan studi mengenai struktur, komposisi dan sifatnya.
Secara mekanis, bahan keramik adalah rapuh, keras, kuat menahan kompresi tapi lemah dalam menahan geseran dan tensi. Bahan rapuh dapat menunjukkan kekuatan tarik yang signifikan dengan mendukung beban statis. menunjukkan jumlah energi yang dapat diserap material sebelum kegagalan mekanis, sedangkan (dilambangkan K) menggambarkan kemampuan material dengan kelemahan mikrostruktur yang melekat untuk
menahan fraktur melalui pertumbuhan dan propagasi retak. Jika bahan memiliki nilai ketangguhan fraktur yang besar, prinsip dasar mekanika fraktur menunjukkan bahwa kemungkinan besar ia akan mengalami fraktur elastis. Fraktur rapuh sangat khas dari sebagian besar bahan keramik dan keramik kaca yang biasanya menunjukkan nilai K yang rendah (dan tidak konsisten).
Sebagai contoh aplikasi keramik, zirkonia yang kekerasannya ekstrim digunakan dalam pembuatan pisau, serta alat pemotong industri lainnya. Keramik seperti alumina, boron karbida dan silikon karbida telah digunakan pada rompi anti peluru untuk mengusir tembakan senapan kaliber besar. Suku cadang silikon nitrida digunakan dalam bantalan bola keramik, dimana kekerasan
mereka yang tinggi membuat mereka tahan aus. Secara umum, keramik juga tahan zat kimia dan dapat digunakan di lingkungan basah dimana bantalan baja rentan terhadap oksidasi (atau karat).
Sebagai contoh lain aplikasi keramik, pada awal 1980an, Toyota meneliti produksi mesin keramik adiabatik dengan suhu operasi lebih dari. Mesin keramik tidak memerlukan sistem pendingin sehingga memungkinkan pengurangan berat yang besar dan karena itu bahan bakar menjadi lebih efisien. Dalam mesin logam konvensional, sebagian besar energi yang dilepaskan dari bahan bakar harus dihamburkan
sebagai untuk mencegah melelehnya bagian yang terbuat dari logam. Penelitian juga sedang dilakukan dalam mengembangkan suku cadang keramik untuk mesin turbin gas. Mesin turbin yang terbuat dari keramik dapat beroperasi lebih efisien, sehingga jarak jelajah dan daya angkut pesawat terbang lebih besar untuk jumlah bahan bakar tertentu. Bagaimanapun, mesin semacam ini
tidak diproduksi karena kesulitan dan mahalnya biaya pembuatan suku cadang keramik dalam presisi dan durabilitas yang mencukupi. Metode pemrosesan seringkali menghasilkan cacat mikroskopik yang seringkali memiliki peran yang merugikan pada proses penyinteran, yang berakibat pada proliferasi retak, dan puncaknya adalah kegagalan mekanis.
Bahan keramik kaca berbagi banyak sifat dengan kaca non-kristal maupun dengan keramik kristal. Mereka terbentuk sebagai kaca, dan kemudian terkristalisasi parsial melalui pemanasan, menghasilkan fase kristal dan amorf sehingga benih kristal terperangkap di antara fase intergranular non-kristalin.
Keramik kaca digunakan untuk membuat peralatan memasak (awalnya dikenal dengan merek CorningWare) dan bagian atas kompor yang memiliki ketahanan tinggi terhadap kejutan termal dan permeabilitas cairan yang rendah. Koefisien ekspansi termal fase keramik kristal yang negeatif dapat diseimbangkan dengan koefisien fase kaca yang positif. Pada titik tertentu (70% kristalin)
keramik kaca memiliki koefisien ekspansi termal netto mendekati nol. Keramik kaca jenis ini menunjukkan sifat mekanik yang sangat baik dan dapat menahan perubahan suhu yang cepat dan berulang hingga.
Keramik kaca juga dapat terjadi secara alami ketika petir menyambar benih kristal (misalnya kuarsa) yang banyak dijumpai pada sebagian besar pasir pantai. Dalam kasus ini, pemanasan ekstrim dan cepat dari petir () menciptakan struktur berongga, bercabang seperti akar, yang disebut fulgurit melalui pelelehan.
Kimia organik mempelajari struktur, sifat, komposisi, reaksi, dan preparasi melalui sintesis (atau cara lain) senyawa kimia karbon dan hidrogen, yang dapat mengandung sejumlah unsur kimia lain seperti nitrogen, oksigen dan halogen: fluor, klor, brom dan iodium. Beberapa senyawa organik dapat mengandung unsur fosforus atau belerang. Contoh padatan organik antara lain kayu, parafin, naftalena serta beraneka ragam polimer dan plastik.
Kayu adalah bahan organik alami yang kandungan utamanya adalah serat selulosa yang tertanam dalam matriks lignin. Sesuai sifat mekanisnya, serat memiliki kekuatan tekanan, dan matriks lignin tahan terhadap kompresi. Oleh karena itu, kayu telah menjadi bahan konstruksi penting sejak manusia membangun pondok dan menggunakan perahu. Kayu yang digunakan
untuk pekerjaan konstruksi umumnya dikenal sebagai kayu gelondongan. Pada konstruksi, kayu tidak hanya bahan struktural, tetapi juga digunakan untuk membentuk cetakan beton.
Bahan berbasis kayu juga banyak digunakan untuk kemasan (misalnya "cardboard") dan kertas yang keduanya dibuat dari bubur kertas. Proses pembuburan kimia menggunakan kombinasi suhu tinggi dan bahan kimia basa ("kraft") atau asam (sulfit) untuk memutus ikatan kimia lignin sebelum dibakar.
Salah satu sifat penting karbon dalam kimia organik adalah senyawa ini dapat membentuk senyawa tertentu, molekul individunya mampu menempel satu sama lain, sehingga membentuk rantai atau jaringan. Prosesnya disebut polimerisasi dan polimer rantai atau jaringan, sedangkan senyawa sumbernya adalah monomer. Terdapat dua kelompok polimer utama: yang diproduksi secara
artifisial disebut sebagai polimer industri atau polimer sintetis (plastik) dan yang terjadi secara alami sebagai biopolimer.
Monomer dapat memiliki berbagai substituen kimia, atau gugus fungsional, yang dapat mempengaruhi sifat kimia senyawa organik, seperti kelarutan dan reaktivitas kimia, serta sifat fisik, seperti kekerasan, densitas, kekuatan mekanis atau tarik, ketahanan abrasi, ketahanan panas, transparansi, warna, dll. Dalam protein, perbedaan ini memberi polimer kemampuan untuk menerapkan konformasi aktif secara biologis dalam preferensi pada protein lainnya (lihat).
Orang telah menggunakan polimer organik alami selama berabad-abad dalam bentuk lilin dan yang diklasifikasikan sebagai polimer termoplastik. Sebuah polimer tanaman yang disebut selulosa memberikan kekuatan tarik untuk serat dan tali alami, dan pada awal abad ke-19, karet alam banyak digunakan. Polimer adalah bahan baku (resin) yang digunakan untuk membuat apa yang sering
disebut plastik. Plastik adalah produk akhir, dibuat setelah satu atau lebih polimer atau aditif telah ditambahkan pada resin selama pemrosesan, yang kemudian dibentuk menjadi bentuk akhir. Polimer yang telah beredar, dan yang saat ini digunakan secara luas, termasuk yang berbasis karbon: polietilena, polipropilena, polivinil klorida, polistirena, nilon,
poliester, akrilik, poliuretan, dan polikarbonat, serta yang berbasis silikon: silikone. Plastik umumnya diklasifikasikan sebagai plastik "komoditas", "khusus" dan "teknik".
Bahan komposit mengandung dua atau lebih fase makroskopik, yang seringkali berupa keramik. Misalnya, matriks kontinyu, dan fase terdispersi partikel keramik atau serat.
Aplikasi bahan komposit berkisar dari elemen struktural seperti beton bertulang baja, hingga ubin insulasi termal yang memainkan peran kunci dan integral dalam sistem perlindungan panas pesawat ulang alik NASA yang digunakan untuk melindungi permukaan pesawat ulang-alik dari panas saat memasuki kembali atmosfer bumi. Salah satu contohnya adalah "Reinforced carbon-carbon" (RCC), bahan abu-abu terang yang