わずか数個の原子層で構成される粒界は、材料の主要な特性のほとんどを支配します。
機械的性質: 粒界は転位滑りに対する自然な障壁として機能します。より多くの粒界を持つより微細な粒子は、より高い材料強度を実現します。これは、古典的なホールペッチ結晶粒微細化強化メカニズムによって説明されます。
拡散と物質輸送：粒界の原子間隙が大きいため、拡散速度は粒子内よりも数倍速くなります。焼結緻密化、高温浸炭、クリープ変形などの物質輸送プロセスは、主に粒界に沿って発生します。
腐食と安定性: 高エネルギー粒界は高い化学活性を特徴としており、腐食や破壊を受けやすい場所となります。それらは元素分離の主要ゾーンとしても機能します。有害な元素が濃縮されると粒界脆化が引き起こされますが、有益な元素が偏析すると粒界が固定され、材料の安定性が向上します。
電気伝導: 電子は無秩序な粒界によって散乱されます。粒界が増えると電気抵抗が高くなります。全固体電池のセラミック電解質の場合、粒界の空間電荷領域がイオン伝導性を高めるための重大なボトルネックになります。