Как известно, к категории сверхтвердых относятся покрытия из материалов, имеющих твердость в диапазоне 40–80 ГПа. Большинство же изученных к настоящему времени и широко применяемых на практике материалов, синтезированных в виде покрытий, обладают твердостью в диапазоне 20–40 ГПа. Покрытия этого класса называются высокотвердыми. В производственную практику такие наноструктурные покрытия были внедрены уже в начале 80-х гг. прошлого столетия. К ним относится широко известная технология «Булат», впервые разработанная в Харьковском физико-техническом институте. Получены также покрытия с твердостью выше 80 ГПа, которые классифицируются как ультратвердые. В настоящее время они являются объектом научных исследований. Их практическое использование — дело ближайшего будущего. Таким образом, в настоящее время наибольший эффект ожидается от применения на практике наноструктурных покрытий с твердостью в диапазоне 40–80 ГПа.

Введение понятия наноструктурный материал (или наноматериал) связывают с именем немецкого ученого Г. Глейтера, предложившего его в начале 80-х гг. прошлого столетия. Он обнаружил, что механические свойства вещества со средним размером зерен меньше 100 нм радикально меняются, если даже при том же химическом составе его строение становится микрокристаллическим. В первую очередь, это относится к интересующему нас явлению — резкому приросту твердости. Одновременно выяснилось, что изменения механических свойств были связаны не только с измельчением зеренной структуры материала до некоторого характерного среднего размера, но и с предельно большим содержанием межзеренных границ. Такой материал был определен Глейтером как наноструктурный (или наноматериал).

Влияние межзеренных границ на свойства наноматериала представляется крайне важным. Даже для вещества, состоящего из атомов одного сорта, рассматривается модель из двух структурных компонентов: нанокристаллов, образующих зерна, и зернограничных областей между ними. Структура нанокристалла (в пределах одного зерна) в этой модели близка к совершенной. Зернограничные области при этом характеризуются пониженной атомной плотностью и измененными межатомными расстояниями. В случае многокомпонентных материалов эта картина существенно усложняется. Но в любом случае, именно высокая плотность границ трансформирует микрокристаллическую структуру в новый тип — наноструктуру.