当材料的晶粒尺度达到纳米量级时,材料的力学性能发生很大的变化,金属材料将变强变硬,而陶瓷材料变韧和具有超塑性的特征,这种变化主要是由材料的微观结构决定的。
由于纳米材料的尺寸在100nm以下,各种限域效应引起的各种特性开始有了相当大的改变。
一粗晶粒金属为例,正常情况下金属原子之间存在移动位错,但是当金属的尺寸缩小到纳米级时,晶粒尺寸太小以至于不能产生位错,这样金属就变得相当坚硬,受挤压时产生的应力就更大这样金属就变得相当坚硬。
同样的,很多纳米陶瓷材料在高温时表现出了类似于金属的超塑性,当晶粒细化到纳米尺度时,纳米陶瓷材料和纳米增韧陶瓷材料具有很好的韧化和强化效果,因而纳米陶瓷复合材料的韧化机理的研究也引起了人们的兴趣,纳米陶瓷材料的应用也越来越广泛。