表面作用指纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径减小而急剧增大所引起的性质变化。纳米粒子为粒度介于1-100纳米的超细微粒，属于胶体粒子范畴，处于原子簇与宏观物体间的过渡区，其既非典型微观系统亦非宏观系统。表面效应导致纳米材料物理化学性质显著改变，如表面能释放及力学性能变化。基于Gurtin-Murdoch表面弹性理论，表面效应使含纳米孔洞的弹性材料释放表面能，释放量随孔径增大趋近稳定值。数值计算表明，椭圆孔顶点Mises应力与其短长轴比呈负相关。

纳米粒子应具有一些新异的物理化学特性。 纳米粒子区别于宏观物体结构的特点是，它表面积占很大比重，而表面原子既无长程序又无短程序的非晶层。可以认为纳米粒子表面原子的状态更接近气态，而粒子内部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒径小，表面曲率大，内部产生很高的Gilibs压力，能导致内部结构的某种变形。纳米粒子的这种结构特征使它具有下列四个方面的效应。