La motivation de ce travail est la mise au point d'outils permettant de prédire des effets de taille sur le comportement mécanique de nanocomposites particulaires. On se propose d'introduire des informations spécifiques du comportement à l'échelle atomique, par le biais de simulations de Dynamique Moléculaire (DM), dans des modèles d'homogénéisation du comportement mécanique global de matériaux hétérogènes (approche micromécanique). L'intérêt de la démarche proposée au cours de ces travaux réside dans le fait qu'elle peut s'étendre au cas plus général de la prise en compte de longueurs caractéristiques dans les matériaux hétérogènes. L'étude de nanocomposites virtuels par le biais de simulations de DM met en évidence l'existence d'une i! nterphase de matrice perturbée entourant les inclusions. Ces systèmes virtuels sont composés d'inclusions de silice noyées dans une matrice polymère. L'étendue de ces perturbations, observées sur l'architecture des chaînes de polymère, est indépendante de la taille des inclusions et du taux de renforts, mais décroît lorsque la température augmente. Via la considération de cette interphase d'épaisseur fixe entourant les nanoparticules, un intérêt particulier est porté sur l'introduction, dans les modèles micromécaniques, d'un effet de taille des inclusions sur les propriétés mécaniques effectives des nanocomposites. Pour les faibles fractions volumiques d'inclusions, la prise en compte d'un seul motif de type 3 phases se révèle pertinente. L'étude du comportement mécanique des nanocomposites virtuels, au tr! avers de la DM, met en évidence un phénomène de! renforc ement des modules effectifs et un effet de taille des particules. La confrontation avec les modèles micromécaniques et la détermination par méthode inverse des modules élastiques de l'interphase grâce au modèle "3+1-phases" permettent d'expliquer les phénomènes de renforcement observés en DM dans le cas d'une interphase plus souple que la matrice.

Le présent travail a pour but l'élaboration ainsi que la caractérisation structurale et optique de matériaux composites à base de nanocristaux semi-conducteurs à grand gap dispersés dans des matrices optiquement transparentes dans le domaine UV Visible. La première partie du travail expose la problématique du sujet à étudier et met en évidence l'actualité du travail envisagé. Elle donne un aperçu sur les propriétés optiques des nanocomposites à base de semi conducteurs et fait apparaitre les raisons justifiant le choix des matériaux adoptés pour la fabrication des nanocomposites étudiés : CdSe/KBr, CdSe/KCl, CdSe/ PMMA et ZnSe/PMMA. Dans la deuxième partie, sont développées les méthodes d'élaboration des matériaux nanocomposites élaborés (méthode de Czochralski pour les monocristaux CdSe/KBr, CdSe/KCl et méthode du spin-coating pour les couches minces CdSe/PMMA, ZnSe/PMMA). Egalement sont décrites les différentes techniques utilisées pour leur caractérisation structurale et optique. La troisième partie comporte la discussion des résultats de la caractérisation structurale par la diffraction X, la spectroscopie IR, la spectroscopie Raman, la spectroscopie de masse (AFM) et la microscopie optique (MEB). Toutes ces techniques complémentaires confirment l'incorporation des cristallites de CdSe et de ZnSe dans les matrices hôtes KBr, KCl et PMMA. La quatrième partie présente les résultats de la caractérisation optique par l'absorption optique UV-Visible, la photoluminescence ainsi que la mesure de la réponse non linéaire du second et troisième des nanocomposites élaborés. Les résultats obtenus mettent en évidence l'effet d'un confinement quantique induit par la taille nanométrique des cristallites des semi-conducteurs CdSe et ZnSe et l'effet de surface dont l'action se manifeste par un shift des propriétés optiques linéaires et par une exaltation des propriétés optiques non linéaires.

Electromechanical transducers based on elastomer capacitors are presently considered for many soft actuation applications, due to their large reversible deformation in response to electric field induced electrostatic pressure. The high operating voltage of such devices is currently a large drawback, hindering their use in applications such as biomedical devices and biomimetic robots, however, they could be improved with a careful design of their material properties. The main targets for improving their properties are increasing the relative permittivity of the active material, while maintaining high electric breakdown strength and low stiffness, which would lead to enhanced electrostatic storage ability and hence, reduced operating voltage. Improvement of the functional properties is possible through the use of nanocomposites. These exploit the high surface-to-volume ratio of the nanoscale filler, resulting in large effects on macroscale properties. This thesis explores several strategies for nanomaterials design. The resulting nanocomposites are fully characterized with respect to their electrical and mechanical properties, by use of dielectric spectroscopy, tensile mechanical analysis, and electric breakdown tests. First, nanocomposites consisting of high permittivity rutile TiO2 nanoparticles dispersed in thermoplastic block copolymer SEBS (poly-styrene-coethylene-co-butylene-co-styrene) are shown to exhibit permittivity increases of up to 3.7 times, leading to 5.6 times improvement in electrostatic energy density, but with a trade-off in mechanical properties (an 8-fold increase in stiffness). The variation in both electrical and mechanical properties still allows for electromechanical improvement, such that a 27 % reduction of the electric field is found compared to the pure elastomer. Second, it is shown that the use of nanofiller conductive particles (carbon black (CB)) can lead to a strong increase of relative permittivity through percolation, however, with detrimental side effects. These are due to localized enhancement of the electric field within the composite, which leads to sharp reductions in electric field strength. Hence, the increase in permittivity does not make up for the reduction in breakdown strength in relation to stored electrical energy, which may prohibit their practical use. Third, a completely new approach for increasing the relative permittivity and electrostatic energy density of a polymer based on 'molecular composites' is presented, relying on chemically grafting soft π-conjugated macromolecules to a flexible elastomer backbone. Polarization caused by charge displacement along the conjugated backbone is found to induce a large and controlled permittivity enhancement (470 % over the elastomer matrix), while chemical bonding, encapsulates the PANI chains manifesting in hardly any reduction in electric breakdown strength, and hence resulting in a large increase in stored electrostatic energy. This is shown to lead to an improvement in the sensitivity of the measured electromechanical response (83 % reduction of the driving electric field) as well as in the maximum actuation strain (250 %). These results represent a large step forward in the understanding of the strategies which can be employed to obtain high permittivity polymer materials with practical use for electro-elastomer actuation. / Die Palette von elektro-mechanischen Aktuatoren, basierend auf dem Prinzip weicher dehnbarer Kondensatoren, scheint besonders für Anwendungen in der Medizin und für biomimetische Applikationen unbegrenzt. Diese Wandler zeichnen sich sowohl durch hohe Reversibilität bei großer mechanischer Deformation als auch durch ihre Flexibilität aus, wobei die mechanischen Deformationen durch elektrische Felder induziert werden. Die Notwendigkeit von hoher elektrischer Spannung zur Erzeugung dieser mechanischen Deformationen verzögert jedoch die technisch einfache und breite Markteinführung dieser Technologie. Diesem Problem kann durch eine gezielte Materialmodifikation begegnet werden. Eine Modifikation hat das Ziel, die relative Permittivität zu erhöhen, wobei die Flexibilität und die hohe elektrische Durchbruchsfeldstärke beibehalten werden sollten. Durch eine Materialmodifikation kann die Energiedichte des Materials bedeutend erhöht und somit die notwendige Betriebsspannung des Aktuators herabgesetzt werden. Eine Verbesserung der funktionalen Materialeigenschaften kann durch die Verwendung von Nanokompositen erzielt werden, welche die fundamentalen Eigenschaften der Nanopartikel, d.h. ein gutes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen nutzen, um eine gezielte makroskopische Materialmodifikation zu bewirken. Diese Arbeit behandelt die Anwendung innovativer Strategien für die Erzeugung von Nanomaterialien mit hoher Permittivität. Die so erzeugten Materialien und deren relevante Aktuatorkenngrößen werden durch elektrische und mechanische Experimente vollständig erfasst. Mittels der klassischen Mischansätze zur Erzeugung von Kompositmaterialen mit hoher Permittivität konnte durch nichtleitendes Titaniumdioxid TiO2 (Rutile) in einem Thermoplastischen-Block-Co-Polymer SEBS (poly-styrene-co-ethylene-cobutylene-co-styrene) die Permittivität bereits um 370 % erhöht und die elektrische Energiedichte um 570 % gesteigert werden. Diese Veränderungen führten jedoch zu einem signifikanten Anstieg der Steifigkeit des Materials. Aufgrund der positiven Rückkopplung von elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Kompositmaterials ermöglicht bereits dieser einfache Ansatz eine Verbesserung der Aktuation, bei einer 27 %-igen Reduktion der Aktuatorbetriebsspannung. Eine direkte Verwendung von leitfähigen Nanopartikeln kann ebenso zu einem Anstieg der relativen Permittivität beitragen, wobei jedoch die Leitfähigkeit dieser Nanopartikel bedeutende Wechselwirkungen verursacht, welche somit die Energiedichte des Materials negativ beeinflusst und die praktische Verwendung dieses Kompositsystems ausschließt. Als ein völlig neuer Ansatz zur Steigerung der relativen Permittivität und Energiedichte und abweichend vom klassischen Mischverfahren, wird die Herstellung eines "Molekularen Komposits", basierend auf einem chemischen Propfverfahren, präsentiert. In diesem Ansatz wird ein π-konjugiertes leitfähiges Polymer (PANI) an die Hauptkette des Elastomers der Polymermatrix gebunden. Die daraus resultierende Ladungsverteilung entlang der Elastomerhauptkette bewirkt eine 470 %-ige Steigerung der Permittivität des "Molekularen Komposits" im Vergleich zur Permittivität des unbehandelten Elastomermaterials. Aufgrund der Verkapselung der chemischen Bindungen der PANI-Kette entstehen kaum negative Rückwirkungen auf die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des so erzeugten Komposits. Diese Materialeigenschaften resultieren in einem signifikanten Anstieg der Energiedichte des Materials. Das mittels dieses Verfahrens erzeugte Komposit zeigt sowohl eine Steigerung der Sensitivität der elektromechanischen Antwort (Reduktion des elektrischen Felds um 83 %) als auch eine bedeutende Steigerung der maximalen Aktuation (250 %). Die Ergebnisse und Ideen dieser Arbeit stellen einen wesentlichen Sprung im Verständnis zur Permittivitätssteigerung in Polymermaterialien dar und werden deshalb in der Erforschung und Entwicklung von Elastomeraktuatoren Beachtung finden.

<p>The fascinating optical properties of metallic nanostructures, dominated by collective oscillations of free electrons known as plasmons, open new opportunities for the development of devices fabrication based on noble metal nanoparticle composite materials. This thesis demonstrates a low-cost and versatile technique to produce stimuli-responsive ultrafast plasmonic nanostructures with reversible tunable optical properties. Albeit challenging, further control using thermal external stimuli to tune the local environment of gold nanoparticles embedded in VO2 host matrix would be ideal for the design of responsive functional nanocomposites. We prepared Au-VO2 nanocomposite thin films by the inverted cylindrical reactive magnetron sputtering (ICMS) known as hollow cathode magnetron sputtering for the first time and report the reversible tuning of surface plasmon resonance of Au nanoparticles by only adjusting the external temperature stimuli. The structural, morphological, interfacial analysis and optical properties of the optimized nanostructures have been studied. ICMS has been attracting much attention for its enclosed geometry and its ability to deposit on large area, uniform coating of smart nanocomposites at high deposition rate. Before achieving the aforementioned goals, a systematic study and optimization process of VO2 host matrix has been done by studying the influence of deposition parameters on the structural, morphological and optical switching properties of VO2 thin films. A reversible thermal tunability of the optical/dielectric constants of VO2 thin films by spectroscopic ellipsometry has been intensively also studied in order to bring more insights about the shift of the plasmon of gold nanoparticles imbedded in VO2 host matrix.</p>

Träbaserade cellulosananofibriller är intressanta som förstärkande fas i polymera nanokompositer; detta främst på grund av den kristallina cellulosans höga styvhet och på grund av nanofibrillernas förmåga att bilda nätverk. Cellulosananofibriller kan användas i form av mikrokristallin cellulosa, MCC, som har lågt längd/diameter förhållande, eller i form av mikrofibrillerad cellulosa, MFC, med högt längd/diameter förhållande. Målet med det här arbetet är att studera struktur-egenskapsförhållanden för nanofibrillnätverk och kompositer. Nanokompositer baserade på MCC och termoplastisk polyuretan tillverkades genom in-situ polymerisation. Cellulosafibrillerna var väl dispergerade i matrisfasen och kompositen visade ökad styvhet, styrka samt brottöjning. Dessa förbättningar antas bero på stark interaktion mellan polyuretan och cellulosananofibrillerna. En metod som underlättar mikrofibrillering av massafiberns cellvägg under homogenisering har utvecklats. Massan förbehandlades med ett enzym innan homogenisering. Den här metoden förenklade mikrofibrilleringen och mekanismerna diskuteras. De resulterande MFC-nanofibrillerna hade högt längd/diameter förhållande. Filmer har tillverkats av MFC-nanofibriller och filmernas struktur samt mekaniska egenskaper har studerats. Röntgendiffraktion och SEM visar att nanofibrilerna är mer orienterade i planet än i rymden. SEM och densitetsmätningar visar även att filmerna har en porös struktur. Resultaten från dragprovning visade att filmernas brottstyrka är beroende av molekylvikten för cellulosan. Nanofibrillerna med högst molekylvikt visade en E-modul på 13.2 GPa, brottstyrkan var 214 MPa och brottöjningen 10.1%. Kompositer med hög fiberhalt har tillverkats genom tillsats av melaminformaldehyd till MFC-filmer. Dessa kompositer visar ökad styvhet och styrka på bekostnad av brottöjningen. Kompositer har också tillverkats genom impregnering av MFC-nätverk med en hyperförgrenad polymer som tvärbands. DMA visar två Tg för kompositerna med 0.26 och 0.43 volymfraktion nanofibriller; matrisens Tg samt ytterligare ett Tg vid högre temperatur. Detta motsvarar molekyler med lägre mobilitet på grund av ökad interaktion med nanofibrillernas ytor. / The cellulose nanofibril from wood is an interesting new material constituent that can provide strong reinforcement in polymer nanocomposites due to the high stiffness of the cellulose crystals and the network formation characteristics of the nanofibrils. Cellulose nanofibrils can be used either in the form of low aspect ratio microcrystalline cellulose, MCC, or as high aspect ratio microfibrillated cellulose, MFC. The objective is to study structure-property relationships for cellulose nanofibril networks and composites. Nanocomposites based on MCC and thermoplastic polyurethane were prepared by in-situ polymerization. The cellulose nanofibrils were successfully dispersed in the matrix and the composites showed improvements in stiffness, strength, as well as in strain-to-failure. Cellulose nanofibrils reinforce the physical rubber network by strong molecular interaction with the rubber. A method that facilitates microfibrillation of the pulp cell wall during homogenization has been developed. The pulps were treated with a combination of beating and enzymatic treatment prior to homogenization. The enzymatic pretreatment was found to facilitate the microfibrillation and the mechanisms are discussed. The resulting MFC nanofibrils were of high aspect ratio. Cellulose nanofibril networks of high toughness were prepared from MFC and studied with respect to the structure and mechanical properties. These films have a porous structure and the nanofibrils are more in-plane than in-space oriented. Tensile testing showed that the strength is dependent on the average molecular weight of the cellulose. The MFC of the highest molecular weight showed a modulus of 13.2 GPa, tensile strength as high as 214 MPa and 10.1% strain-to-failure, at a porosity of 28%. Composites of high fiber content have been prepared by addition of melamine formaldehyde to MFC films. These composites show increased stiffness and strength, at the cost of strain-to-failure. Composites were also prepared by impregnating MFC nanofibril networks with a hyperbranched polymer. The matrix was crosslinked and strong interactions with the nanofibrils were formed. By DMA two Tg’s were observed for the composites with 0.26 and 0.43 volume fraction nanofibrils. The Tg of the matrix was observed as well as a Tg at higher temperatures. This corresponds to molecules with constrained mobility by increased interactions with the cellulose nanofibril surfaces. / QC 20100810

Recently, technological advancement and the promise of next-generation devices have created an overwhelming push for the continued miniaturization of active systems to the micro- and nanometer scale. In this regime, traditional mechanical systems are largely inaccessible and as a result new active or stimuli-responsive materials are required. The work presented in this dissertation provides an understanding of the responsive nature of polymer and biopolymer interfaces especially in contact with metal nanoparticles. This understanding was utilized in conjunction with top-down template-based and self-assembly fabrication strategies to create hybrid protein based films and active polymer-metal hybrids that exhibit large and well-defined modulation of mechanical and optical properties. These materials processing developments represent advancement in the current state of the art specifically in three major areas: 1. template-based top-down control of protein chain conformation, 2. high-throughput synthesis and assembly of strongly coupled plasmonic nanoparticles with modulated optical properties (both near- and far-field), 3. field-assisted assembly of highly mobile and non-close packed magnetic nanorods with capabilities for rapid actuation.

L'objectif de ce travail est de générer in situ des particules de dioxyde de titane dans une matrice polypropylène fondu au cours du procédé d'extrusion. La synthèse est basée sur des réactions d'hydrolyse-condensations d'un alkoxyde de titane (le n-tétrabutoxyde de titane). Une approche en milieu modèle a tout d'abord été développée offrant l'avantage de pouvoir travailler en milieu liquide sans prendre en compte de la viscosité du PP ni des effets de cisaillement. En se basant sur les données cinétiques déterminées en milieu modèle, la génération de ces particules de dioxyde titane a été ensuite transposée et modélisée dans le milieu polymère de masse molaire plus élevée. Les analyses chimique, structurale et morphologique ont permis de mettre au point l'élaboration in situ de nanocomposites PP/TiO2 présentant unestructure fractale avec des propriétés viscoélastiques particulières. Enfin l'étude des propriétés bactérienne de ce nanocomposite a mis en avant son pouvoir bactéricide (6Log) pour un taux de charge de 9 % massique.

Une des manières d'augmenter la stabilité thermique de polymères consiste à leur ajouter de faibles quantités d'argile dispersées dans échelle nanométrique. De tels matériaux sont appelés de " nanocomposites ". Il existe plusieurs explications à ce phénomène, comme les effets de barrière de diffusion et la formation de charbon. D'autres sont en cours de vérification, comme les effets de piégeage de radicaux par les ions qui participent à des réactions de type Fenton. Notre objectif a été de suivre in situ des transformations chimiques de la phase argile, afin de mieux comprendre comment ces nanostructures lamellaires retardent la décomposition de polymères. Pour ce faire, trois types de nanocomposites ont été préparés: i) Poly(méthylméthacrylate)-co-Poly(trimetoxysilil propyl méthacrylate) et argiles montmorillonite (MMT) du type Cloisite (PMMA-co-PTMSM-Cloisite); ii) PMMA-argiles montmorillonites naturelles contenant différents taux d'ions Fe3+ dans les couches octaédrique (PMMA-MMT); iii) PMMA-hydroxydes doubles lamellaires (HDL), avec différentes proportions d' ions Zn2+ , Cu2+ et Fe3+ PMMA-HDL. La thermo-décomposition des argiles primitives et de leurs nanocomposites ont été suivies par des analyses thermiques, de diffusion de rayons X (SAXS et WAXS) et par spectroscopie d'absorption de rayons X (EXAFS). Les effets de l'atmosphère, de la composition chimique des lamelles, et de la quantité d'argile employée dans l'obtention des nanocomposites ont été évalués. L'étude des nanocomposites, PMMA-co-PTMSM-Cloisite a mis en évidence deux mécanismes de stabilisation. Elle a montré que l'addition d'argiles résulte en une stabilisation plus importante sous atmosphère d'air, que sous atmosphère de N2, et est aussi plus importante selon la quantité d'argile dispersée dans le polymère. La formation de charbon a aussi été observée seulement sous l'atmosphère d'air. La stabilité thermique des nanocomposites PMMA-MMT est aussi proportionnelle à la quantité d'argile employée dans l'obtention de la nanocomposite. Pour de faibles quantités d'argile, 0.3-1 % en masse, la stabilité thermique des nanocomposites est proportionnelle à la quantité de ions Fe3+ présents dans l'argile. Le suivi de l'environnement chimique des ions Fe3+ par EXAFS en fonction de la température, a montré que quand la phase argile est dispersée dans le PMMA, les ions Fe3+ sont réduits à Fe2+, ce qui ne se vérifie dans les phases primitives. Ces mécanismes de stabilisation indiquent que la phase argile stabilise le PMMA par des mécanismes de barrière de diffusion et par le piégeage des radicaux. Les nanocomposites PMMA-HDL contenant des ions Fe3+ sont plus stables que ceux qui contiennent des ions Cu2+. L'étude in situ de 'évolution de l'ordre local à moyenne distance en fonction de la température a montré que les phases HDL stabilisent le PMMA également par les mécanismes de barrière de diffusion et le piégeage de radicaux. L'ion Cu2+, induisant des distorsions dans l'ordre local, rend les lamelles moins stables : elles se décomposent à des températures inférieures, et l'effet de barrière de diffusion est alors réduit. Par contre, les ions Cu2+ et Fe3+ piègent des radicaux de la phase polymérique qui se décomposent et ralentissent le phénomène. Cette thèse démontre que les argiles peuvent agir comme des particules réactives ou inertes, c'est-à-dire, à travers des réactions chimiques avec le polymère ou comme barrière physique. La stabilisation thermique des polymères dépend d'une combinaison de mécanismes, parmi eux la barrière de diffusion, la formation de charbon et le piégeage de radicaux.

Conventionally discrete passive components like capacitors, resistors, and inductors are surface-mounted on top of the printed circuit boards (PCBs). To match the ever increasing demands of miniaturization, cost reduction, and high performance in microelectronic industry, a promising approach is to integrate passive components into the board during PCB manufacture. Because they are embedded inside multilayer PCBs, such components are called embedded passives. This work focuses on the materials design, development and processing of polymer-based dielectric nanocomposites for embedded capacitor applications. The methodology of this approach is to combine the advantages of the polymer and the filler to satisfy the electric, dielectric, mechanical, fabrication, and reliability requirements for embedded capacitors. Restrained by poor adhesion and poor thermal stress reliability at high filler loadings, currently polymer-ceramic composites can only achieve a dielectric constant of less than 50. In order to increase the dielectric constant to above 50, effects of high-k polymer matrix, bimodal fillers, and dispersing agent are systematically investigated. Surface functionalization of nanofiller particles and modification of epoxy matrix with a secondary rubberized epoxy to form sea-island structure are proposed to enhance the dielectric constant, adhesion and high-temperature thermal stress reliability of high-k composites. To obtain photodefinable high-k composites, fundamental understanding of the photopolymerization of the novel epoxy-ceramic composite photoresist is addressed. While the properties of high-k composites largely depend on the polymer matrix, the fillers can also drastically affect the material properties. Carbon black- and carbon nanotubes-filled ultrahigh-k polymer composites are investigated as the candidate materials for embedded capacitors. Dielectric composites based on percolation typically show a high dielectric constant, and a high dielectric loss which is not desirable for high frequency applications. To achieve a reproducible low-loss percolative composite, a novel low-cost core-shell particle filled high-k percolative composite is developed. The nanoscale insulating shells allow the electrons in the metallic core to tunnel through it, and thereby the composites exhibit a high dielectric constant as a percolation system; on the other hand, the insulating oxide layer restricts the electron transfer between filler particles, thus leading to a low loss as in a polymer-ceramic system.

ABSTRACT MICROWAVE SINTERING AND CHARACTERIZATION OF ALUMINA AND ALUMINA MATRIX CERAMIC NANOCOMPOSITES Kayiplar, Burcu M.S., Department of Metallurgical and Materials Engineering Supervisor: Assist. Prof. Dr. Arcan F. Dericioglu April 2010, 106 pages Efficiency of microwave heating on the sintering of ceramic materials has been investigated in comparison to conventional processing. Monolithic alumina with or without sintering additives such as MgO, CaO, Y2O3 were fabricated by both conventional and microwave sintering at temperatures ranging from 1000&deg / C to 1600&deg / C with a constant soaking time of 1 hour. Based on the densification results on monolithic alumina, nanometer-sized SiC or stabilized ZrO2 particle-dispersed alumina matrix ceramic nanocomposites were sintered by both methods at 1300&deg / C and 1500&deg / C for 1 hour. Sintered ceramic materials were characterized in terms of densification, microstructural evolution, chemical composition and mechanical properties such as hardness and indentation fracture toughness. Microwave sintering was determined to be a remarkably effective method in the production of Al2O3 ceramics at considerably low temperatures (&amp / #8804 / 1400&deg / C) compared to conventional sintering in achieving enhanced relative densities reaching to ~97% with improved microstructural characteristics and mechanical properties. Usage of sintering additives at temperatures higher than 1400&deg / C was determined to be effective in densifiying Al2O3 by both methods. Second phase particle incorporation yielded poor densification resulting in a decrease of hardness of the fabricated ceramic nanocomposites / however, their fracture toughness improved considerably caused by the crack deflection at the dispersed particles and grain boundaries reaching to ~4 MPa&middot / m1/2 in the case of SiC particledispersed nanocomposites. Compared to conventional sintering, microwave sintering is more effective in the processing of alumina and alumina matrix nanocomposites leading to similar densification values along with improved microstructural and mechanical characteristics at lower temperatures in shorter soaking periods.