納米添加劑具有粒度小、比表面積大以及反應活性高等特點，將其引入到氧化物基耐火材料基質中后：先，納米添加劑有可能進一步填充微粉形成的空隙，進而使顆粒級配更加合理，提高坯體致密度;其次，其較高的反應活性可能起到促進燒結的作用，再者，納米添加劑如與材料中成分發生反應生成新相，可預見到這種新物相的粒度較細小，分布更均勻，可能改善耐火材料基質的結合方式，從而提高耐火材料的性能。常用的納米添加劑主要是納米氧化物，如納米 Al2O3 (包括 α-Al2O3、γ-Al2O3、板狀Al2O3、鋁溶膠等)、納米SiO2(包括納米SiO2粉和硅溶膠)、納米Fe2O3、納米TiO2 (包括納米TiO2粉和TiO2溶膠)、納米ZrO2 (包括納米ZiO2粉與ZiO2溶膠)、納米MgO、納米MgAl2O4(包括納米尖晶石粉和尖晶石溶膠)等， 此外還有納米碳酸鈣、納米碳酸鎂、納米白云石等。 根據這些納米添加劑在耐火材料中所起的作用，可分為以下四類：沒有生成新物相、反應生成新物相、主要起礦化作用和其他作用。

　　1.沒有生成新物相

　　在單一化學組成氧化物基耐火材料添加同組成納米添加劑的研究方面，較典型的是在剛玉質耐火材料中添加納米Al2O3添加劑(包括各種Al2O3的納米粉和鋁溶膠)。張海霞等研究發現：在剛玉質耐火材料中添加1.5% (W)Al2O3納米粉1500℃燒成后試樣的體積密度和顯氣孔率與1650 t燒成的沒添加Al2O3納米粉的相當，說明加入Al2O3納米粉有促進剛玉質耐火材料燒結的作用。趙惠忠等在剛玉質耐火材料中加入少量納米Al2O3的研究結果表明：Al2O3納米粉能使剛玉制品的燒成溫度降低100 ~ 200℃，并在相同燒成條件下能使試樣的常溫抗折強度和耐壓強度提高1~2倍。在這類研究中，納米添加劑沒有反應生成新相，只是在一定程度上優化了顆粒級配。盡管納米粉在一定程度上起到了促進燒結作用，但是考慮到耐火材料原料純度，多數耐火材料的燒結是液相參與下的液相燒結，少量納米粉的加入并不能改變液相燒結的本質。與微粉相比，納米粉體雖然粒度較小，比表面積大，但其純度較高，兩方面對促燒結的作用相互矛盾。在納米材料成本較高與存在分散技術難題的條件下，納米添加劑的這種應用遠不如微粉與助燒結劑的經濟適用，這就限制了其發展與應用的前景。可見，在單一化學組成耐火材料中引入相同組成納米添加劑的研究意義不大。

　　2.反應生成新物相

　　納米添加劑在耐火材料中參與反應后，能在較低溫度下生成粒度細小、分布更加均勻的新相(如CaZrO3、尖晶石、CA6、莫來石等)，多數情況下會對材料性能有一定程度的改善。這類應用較常見且應用前景廣闊。

　　陸彩云等研究發現：添加2% (w)的納米ZrO2 即可顯著提高MgO -CaO材料的燒結程度和抗熱震性，燒后試樣中生成了CaZrO3新相;生成的CaZrO3 均勻分布在MgO、CaO晶粒的邊界上，SiO2優先與CaZrO3共存，液相量減少，抑制了晶粒的生長，使顆粒尺寸細小化且均勻化。綜合考慮認為，添加6% (w)納米ZrO2的MgO-CaO材料性能佳。

　　李志剛等以剛玉-尖晶石質澆注料為基礎，通過加入納米碳酸鎂粉與Al2O3原位反應生成尖晶石，制備出了新型剛玉-尖晶石質澆注料。既避免了通過加鎂砂原位生成尖晶石時氧化鎂水化對澆注料施工性能的不利影響，又提高了目前剛玉-尖晶石質澆注料的抗渣性能和抗熱震性能。此外，該課題組還研究了納米碳酸鈣對剛玉-尖晶石質澆注料性能的影響。結果表明：納米碳酸鈣分解后原位生成鋁酸鈣系礦物，明顯提高了澆注料在800 ~ 1400℃處理后的常溫和熱態抗折強度以及抗熱震性能，同時保持了澆注料抗高堿度渣的性能。葉方保等在目前澆注料常用的鋁酸鈣水泥的基礎上，通過加入納米碳酸鈣粉體和活性Al2O3微粉，制備出了新型鋁酸鈣水泥， 解決了普通鋁酸鈣水泥中溫強度低的缺點，尤其是800℃左右的強度大幅度提高。用新型水泥結合的不定形耐火材料，800 ~ 1600℃燒后的常溫強度變化較小，且均運高于相同CaO含量的普通鋁酸鈣水泥結合的。Souri等研究硅溶膠替代鋁酸鈣水泥對板狀剛玉澆注料性能的影響時發現：在板狀剛玉澆注料中，隨著硅溶膠加入量的增加，顯氣孔率降低，體積密度和耐壓強度增大，特別是經高溫處理后的試樣強度增加更明顯，這是因為硅溶膠的納米顆粒和活性Al2O3反應形成針狀莫來石網絡結構，提高了基質的強度。用硅溶膠替代全部水泥可以改善材料的熱穩定性，含5% (w)硅溶膠的無水泥澆注料的加熱線變化率小，這是由于其不含形成玻璃相的CaO。

　　納米添加劑的這類應用是比較有意義和有前途的，值得繼續研究推廣;但是某些情況下，即使納米添加劑參與原位反應生成高溫性能良好的新相，也會對材料的使用性能產生不利影響。比較有代表性的是納米Al2O3和納米MgO在鋁鎂澆注料中的應用，其伴隨發生的體積膨脹的負面效應遠高于新相的正面作用。Sako等的研究表明：加入納米MgO降低了尖晶石的開始膨脹溫度，改善了鋁鎂澆注料的抗蠕變性，然而其團聚效果又引起試樣產生較大幅膨脹;加入Al2O3溶膠分散均勻，使得膨脹顯著減小，但是由于其燒結性更好而使尖晶石開始膨脹的溫度升高，導致鋁鎂澆注料的抗蠕變性降低。這種情況是需要注意避免的。

　　3.礦化作用

　　某些情況下，少量納米添加劑與材料中的成分形成固溶體或低熔點相，起到礦化劑作用，促使材料中有益的成分快速形成，從而大幅改善材料的性能。這類應用具有良好的應用前景。趙惠忠等在鎂鉻磚中添加納米Fe2O3后發現，在相同工藝條件下，外加入1%(w)的納米Fe2O3即可使鎂鉻磚的燒成溫度降低150左右，并在相同燒成溫度下能使試樣的常溫抗折強度和耐壓強度大幅度提高，而且加入納米Fe2O3的鎂鉻磚顯微結構發生了很大的變化，斷口表面由原來的凹凸狀變為階梯狀斷痕，即由沿晶斷裂轉變為穿晶斷裂。這是由于納米級Fe2O3更容易進人MgO晶格中，可促進MgO-FeO固溶體中Cr3+和Al3+含量的提高，增強鎂鉻磚的直接結合程度，從而提高其力學性能。可見，對于鎂鉻磚，納米Fe2O3是一種理想的助燒結劑。

　　Palanisamy等利用鈦鐵礦原料通過溶膠-凝膠法合成的球形納米級TiO2(為金紅石型結構)，具有高的比表面積，為(112.64 ±6.05) m2·g—1。將這種納米TiO2引入到硅磚中，可使硅磚的顯氣孔率及熱膨脹顯著降低，體積密度和常溫耐壓強度增大，抗蠕變性以及荷重軟化溫度提高;并且研究證實，加入納米級比加入微米級TiO2的效果更好，加入0.5% (w)的納米TiO2，形成較多的鱗石英相，綜合物理性能好。可見，加入少量納米TiO2可以促進硅磚中鱗石英相的生成，納米TiO2起著礦化劑的作用。與硅磚常用礦化劑(如CaO)相比，納米TiO2能夠避免亞穩相的生成，加速鱗石英的成核與長大，避免硅磚中裂紋的產生。

　　Satpathy等研究了納米Fe2O3作為礦化劑對硅磚性能的影響。結果發現，納米Fe3O3提高了硅磚中鱗石英的含量，改善了硅磚的常溫力學性能、抗蠕變性和其他高溫性能。納米Fe2O3均勻分布在基質中，有利于加快和提高石英相向方石英和鱗石英相轉變。在本試驗中，加入0.4% (w)的納米Fe2O3時，試樣的物理性能佳。

　　葉方保等以硅石顆粒和細粉、廢硅磚顆粒、納米碳酸鈣、納米氧化鐵、納米二氧化硅、螢石粉、石灰等為原料，將復合納米粉體以佳比例配合，經分散后引入硅磚中，制得納米復合的硅磚。加入納米碳酸鈣后，泥料可塑性強，成型性能好。復合添加納米粉使硅磚的性能顯著提高：鱗石英結晶好，殘余石英含量低;氣孔率降低，強度和荷重軟化溫度提高。

　　BreuIio等通過使用溶膠結合劑(鋁溶膠懸浮液、硅溶膠懸浮液)和一種能生成過渡液相的添加劑制備了一種新型高鋁澆注料，其在很寬的溫度范圍內 (800 ~1550℃)都具有很好的性能。所加溶膠的固相質量分數約為4% ，溶膠固體顆粒的粒度為13 ~20 nm。溶膠結合劑和燒結劑通過形成臨時液相(不會降低澆注料的高溫性能)而使材料低溫致密化，使其具有優異的抗熱震性、耐磨性和高溫力學強度以及耐火度。

　　納米添加劑作為礦化劑應用時的添加童很少，但所起的改善作用非常顯著，因此這類應用非常有發展潛力，值得研究探索并推廣應用。

　　4.其他作用

　　有些納米添加劑具有比較特殊的性能，如納米ZrO2在高溫熱處理過程中會發生晶型轉變(m-ZrO2→t-ZrO2)，相變產生的微裂紋可達到增韌的效果。納米ZiO2的這種性能有望使用在特種耐火材料中，不生成新相的條件下進行相變增韌，改善材料的抗熱震性。盡管目前有些研究結果不太理想，如賀中央等在研究納米ZiO2對剛主-氧化鉻質澆注料性能和顯微結構的影響時發現：隨著納米ZrO2加入量的增加，澆注料的流動性逐漸下降，不同熱處理溫度下澆注料的顯氣孔率逐漸增加，體積密度減小，常溫和高溫抗折強度降低，抗熱震性能變化幅度不大;高溫熱處理后，納米ZrO2與基質中的其他粉料并沒有燒結，孤立地分散在澆注料基質中，導致其強度逐漸降低。然而，王瑞生等的研究證實，采用納米ZrO2 制備的Al2O3-ZrO2-C材料具有很好的抗熱震性能。這是由于ZrO2的晶型較多，采用的穩定劑也不同，再加上分散與引入的方式差異，各種因素均有可能導致研究結果不同。因此，納米ZrO2相變增韌的利用價值是值得探索研究的。