不同类型的纳米材料有不同的用途,它们在不同的领域各显身手。比如,颗粒型的纳米材料可以作催化剂、磁记录介质和药物的载体等。

凡制作催化剂的物质,其表面活性都很大,而纳米材料因其表面积特大,因此活性相对普通催化剂就大大增加。大家知道,颗粒的表面积与直径的平方成正比,而体积与直径的立方成正比。同样体积的物体,当颗粒越小时,其表面积就越大。这很好理解,比如,一个大苹果,先计算一下它的表面积,当你把苹果切成两块时,体积没有变,但表面积就增加许多,切成四块,表面积会更大,但体积仍没有变。当你把苹果切成纳米大小的颗粒时,可想而知,其表面积会大到何等程度。有人计算,1克左右重的块状颗粒,其表面积顶多也就几个平方厘米,但如果将1克重的块状材料粉碎成纳米大小的颗粒,总的表面积可以高达100平方米。因此纳米颗粒具有极大的活性,是最理想的催化剂。例如当高分子高聚物在氧化还原或合成反应时,如果用纳米三氧化二铝或三氧化二铁作催化剂,就能大大提高反应效率,并能控制反应速度和温度。又如,用镍和铜锌合金纳米颗粒为主要成分制成的催化剂可使有机物氢化的效率达到传统镍催化剂的10倍。

近年来,材料学家又研究出一些复合纳米固体材料,并开始用于各种工作恶劣的环境中。例如,在陶瓷中加入20%的钴纳米颗粒可制作工作温度非常高的火箭的尾喷口;在金属铝中加入少量的纳米大小的陶瓷颗粒,可制成重量轻、强度高、韧性好、能耐热的结构材料。

在制作倾斜功能材料中,纳米颗粒也大有用武之地。例如在航天用氢氧发动机中,燃烧室的内表面需要耐高温,而燃烧室的外表面要与冷却剂接触,因此内表面要用陶瓷制作,而外表面要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起,于是科学家们想到在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化,让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”而最终能结合在一起的所谓倾斜功能材料,意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。所以有人又把这种材料叫渐变功能材料或梯度功能材料。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混合后烧结成形时,就能达到使燃烧室内侧耐高温、外侧有良好导热性的要求。

纳米材料的用途可以说多得不胜枚举。例如,纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线及汽车的尾气十分敏感,因此可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪。检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。纳米陶瓷比同类普通陶瓷的强度和韧性和耐热温度都高。比如,碳化硅和三氧化二铝纳米-微米复相比单相的三氧化二铝陶瓷的强度高四倍,断裂韧性高37%,最高使用温度可以从800℃提高到1200℃。

纳米磁性材料制作的录音带、录像带和磁盘,其记录的密度比普通磁带、录像带高得多,每厘米长度可记录400~4000万信息单元。

由于纳米磁性材料具有奇特的磁性,现在一些高密度磁性记录带就是用纳米磁粉制成的,其特点是记录密度和信噪比都比普通磁记录材料高。有些新药物制成纳米颗粒,可以注射到血管内顺利进入微血管。纳米大的催化剂分散在汽油中可提高内燃机的效率；把纳米大的铅粉末加入到固体燃料中,可使固体火箭的速度增加。这是因为越细的粉末，表面积越大，能使表面活性增强。总之，纳米材料的前途无量,用途会越来越广。

纳米固体材料则是用许多纳米大小的颗粒在模型中压制成各种形状的零件,再经过烧结，形成致密的固体。它的性能比粗晶粒材料要高得多。这是因为纳米材料具有巨大的晶粒边界,例如，计算结果说明,用5纳米直径的颗粒烧结出的固体,每立方厘米内有100亿亿个晶界。这样,原子极易通过晶界扩散,扩散系数比粗晶粒材料要大10~100万亿倍。原子容易移动，材料的可塑性就会增加，因此纳米材料一般都具有高的延性和韧性。

大家很熟悉,普通的陶瓷有高硬度、高耐磨性和高抗蚀性等优点,但非常脆而难以加工。但只要将陶瓷制成纳米状态,它的韧性就会增加。比如用纳米氮化铝可制成耐高温高压的涡轮发动机零件。