Die Entwicklung von keramischen Struktur- und Funktionswerkstoffen ist ohne grundlegende Charakterisierung undenkbar. Dazu dienen Analysemethoden auf einer sehr breiten Größenskala: Der atomare bzw. kristalline Aufbau wird mit Röntgen- bzw. Elektronenbeugung analysiert, wo sich Kornorientierungen, innere Spannungen Phasenumwandlungen oder auch amorphe Bereiche zeigen. In bildgebenden Verfahren wie Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie sowie Mikro-Röntgentomographie werden der mikrostrukturelle Aufbau der Werkstoffe, sowie der Einfluss von Verformung oder Korrosion auf die Mikrostruktur sichtbar. Der makroskopische Aufbau von Wertsoffen bzw. Bauteilen wird mit Ultraschallverfahren oder konventioneller Röntgen-Computertomographie analysiert. Dies wird ergänzt durch Methoden zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung, Mikrohärte und Permeabilität.
Für die Konstruktion und Dimensionierung von Bauteilen und Komponenten werden bruchmechanische Untersuchungen bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen durchgeführt. Dabei werden die Versagenskriterien für den Verbundwerkstoff unter teilweise komplexen Beanspruchungen erforscht und definiert. Begleitend dazu erfolgen systematische Modell- und Simulationsrechnungen zum Werkstoffverhalten. Eine spezielle Fragestellung im Bereich der oxidischen Faserverbundwerkstoffe sind die Eigenschaften der keramischen Fasern, welche einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe haben. An den oxidischen Keramikfasern auf Basis von Aluminiumoxid und
Mullit werden makroskopische Eigenschaften, wie z.B. die Festigkeit oder das Kriechverhalten nach thermischen Auslagerungen oder korrosiven Angriffen, untersucht. Das speziell ausgestatte Prüflabor erlaubt die Prüfung auch einzelner, nur ca. 10 Mikrometer dicken Fasern bei Temperaturen bis zu 1500°C. Begleitend dazu erfolgen mikrostrukturelle Analysen (Raster-, Transmissions-Elektronenmikroskopie), so dass ein Gesamtbild der Schädigung und den dahinter liegenden physiko-chemischen Prozesse abgeleitet werden kann.
Ergänzend zu den grundlegenden Laborexperimenten wird das physikalische und chemische Verhalten der keramischen Werkstoffe unter komplexen, möglichst realitätsnahen Bedingungen erforscht. Dazu werden Experimente in Modellbrennkammern, Hyperschall-Windkanälen oder Sonnen- bzw. Strahlungsöfen in enger Kooperation mit anderen DLR-Instituten durchgeführt.