随着尺度介于宏观与原子尺寸之间的介观材料的兴起,传统的热力学理论遇到了挑战.尺度的下降使表面/体积比增大,表面对材料整体的内能影响显著.而宏观热力学没有考虑表面的影响,导致其预测介观材料结构与性能和指导器件设计时出现偏差,甚至失效.因此,如何利用热力学方法准确描述介观材料的结构稳定性和表界面性质等成为材料科学领域面临的关键性科学问题.众所周知，关于纳米相图的研究不仅可以加深对相变理论的理解，而且对介观材料可能的工业应用具有重要的意义。但是纳米相平衡本质上是亚稳的，在实验上很难获得准确的测量数据。因此，理论方法为研究纳米相图提供了一个选择。近年来，推导出介观材料相变热力学函数，获得了介观材料在确定环境条件下的相结构和性能，建立了介观材料的相变热力学理论:发现了介观材料表界面和内部原子之间的本征联系，构建了介观和块体材料表界面能和界面应力函数，建立了介观材料表界面的热力学理论。根据上述热力学理论，构建了介观材料的相图，包括尺寸依赖的二元匀晶相图、金属多层膜的双相相图、纳米碳的尺寸一温度相图等。