陶瓷通常包括离子和共价键的组合，形成具有高模量和硬度、高熔点、高热膨胀和耐腐蚀的材料。由于这些材料可能是脆性的，断裂韧性也是一项重要的力学性能。复合材料是由两种或两种以上具有不同力学性能的材料制成的，当它们结合在一起时可以产生所需的一组性能。
先进的陶瓷和复合材料应用于许多行业，包括汽车、可再生或替代能源、医疗保健、电子和航空航天。
陶瓷材料的微观结构可以用多种方法表征扫描电子显微镜(SEM)。背向散射电子探测器(BSD)图像显示了物质差异，在SEM图像中较重的元素比较轻的元素更亮。这种对比提供了很容易的阈值来确定晶粒尺寸和覆盖率。
元素可以通过x射线能谱(EDS)和扫描电子显微镜进行元素分析来识别和测量材料的化学计量。
机械性能根据所需要的载荷，使用显微硬度测试或纳米压痕来测量。这些性能可以与陶瓷微观结构联系起来。
原子力显微镜提供纳米尺度的材料特性，使用先进的模式来测量粘弹性，压电性或相对柔度。