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纳米氧化锆为白色固体，分子量123.22，熔点2397℃，沸点4275℃，硬度较大、常温下为绝缘体、而高温下则具有优良的导电性。
纳米氧化锆具有抗热震性强、耐高温、化学稳定性好、材料复合性突出等特点。将纳米氧化锆与其他材料（Al2O3 、SiO2 ）复合，可以较大地提高材料的性能参数，提高其断裂韧性、抗弯强度等。因此，纳米二氧化锆不仅应用于结构陶瓷和功能陶瓷领域，也应用于提高金属材料的表面特性（热传导性、抗热震性、抗高温氧化性等）。利用纳米二氧化锆掺杂不同元素的导电特性，在高性能固体电池中用于电极制造。
纳米氧化锆粉体烧结成的陶瓷由于其相变增韧的良好性能已成为主要的结构陶瓷之一；在纳米复合材料研究中，将纳米二氧化锆作为弥散相对基体进行增强韧化，已取得显著的效果；稳定纳米氧化锆作为一种理想的电解质已被广泛地应用于固体氧化物燃料电池中。