表面效应：当纳米粒子的粒径减小时，其表面的原子数相比于总原子数会急剧增加。由于表面的原子比例增大，造成配位数不足，表面能增高，活性增强。

小尺寸效应：由于粒子尺寸较小，可以与光波、物质波等发生干涉现象，使周期性的边界条件发生破坏。所以声、光、电、磁、热等物理性质都会发生新的变化，利用这种性质可以制造新型功能材料。

量子尺寸效应：当粒子尺寸小于或与激子的波尔半径相当时，费米能级周围的电子能级发生改变，能级由准连续状态转变为分立状态，宏观表现为导电性的改变、颜色的改变等。

宏观量子隧道效应：纳米材料中纳米粒子具有穿过高势能区域的能力，这种效应对电磁学的研究具有参考价值。

纳米复合材料是两种或多种粒子进行复合而成的而且也会具备这些粒子的特征，例如纳米复合材料反应活性高、热性能优良、可以改变颜色等特点以外，最大特点在于还能控制分子间的团聚问题。通过纳米复合手段，就可以充分利用不同材料的特性，可以研究出性能更优良的材料。由于纳米复合材料的功能的多样性其在各个领域得到了广泛的应用。

1.2.2纳米材料的应用

纳米复合材料的功能的多样性决定了其用途的广泛性。在工业方面，使用纳米复合催化剂，相比于普通单一催化剂，可以极大程度上缩短工业生产时间，提高生产效率；农业方面，纳米复合肥料对植物有更高的吸收率，可以减少化肥的使用量，降低环境污染；医药方面，制成纳米复合药物，可以发挥各种药物的功能，提高药物的吸收效率，增强疗效，对人们生命健康有很大的帮助；在国防方面，纳米复合材料的生产技术可用于高能钝感炸药的研制，对减小武器体积，提高武器威力，增强命中精度都有较大的意义。当然纳米复合材料的应用远远不止这些，随着生产技术生产方法的改进，这种材料也将被使用得更为广泛。

下面具体介绍一下纳米材料几个较为重要的应用：

1.2.2.1纳米材料在陶瓷方面的应用

制造陶瓷材料应该要解决的问题就是它的脆性，而如果用纳米粒子来制成纳米陶瓷材料的话，可以解决它的脆性。由于纳米材料具有较大的界面，扩散速率又高而界面上的原子排列是不均匀无规则的，当原子收到外力作用时会容易迁移，而且用纳米粉体烧结，可以增强致密化速度，也可以降低烧结温度。所以这种材料表现出较好的韧性与延展性。

通过学者的实验证明，把纳米氧化铝粉体和粗晶粉体混合在一起，可以增强Al2O3的致密度以及它的耐热性。国外学者把纳米Al2O3加入到二氧化锆中得到了一种韧性较好的陶瓷材料，而且烧结温度已经降低了100℃左右。

最近成功制备出了一种含有纳米Al2O3的基板材料，而这种材料的光洁度，耐热，耐冷，导热系数以及韧性比常规氧化铝高。

我国的科研工作者也成功的制备出了纳米ZrO2陶瓷产品，而这种陶瓷品的烧结温度比普通陶瓷品的烧结温度低400℃左右。

1.2.2.2纳米材料的光学应用

纳米微粒由于小尺寸效应使它具有常规材料不具备的光学特性，比如光学非线性，光吸收，光反射，光传输中的能量消耗等都跟纳米微粒尺寸有着密切的关系。

各类灯泡是在日常生活中应用比较广泛的，比如高压钠灯，汽车雾灯，家里的照明灯等。但是各类灯泡的应用当中由于很大一部分的电能转化成红外线，也就是转化成了热能而被消耗掉，只有一小部分的电能转化成光能来照明，同时热能也会降低灯泡的使用寿命。所以这是我们要解决的一个关键问题。从20世纪80年代开始，人们采用纳米SiO2和纳米TiO2制成了干涉膜，它的厚度为微米级，涂在灯泡罩的内壁。这样可以提高灯泡的透光率以及对红外线的反射能力。这种灯泡跟普通灯泡比较可以节省大约15%的电能。