Compostos apenas por várias camadas atômicas, os limites dos grãos governam a maioria das principais propriedades de um material:
Propriedades mecânicas: Os limites dos grãos atuam como barreiras naturais ao deslizamento das discordâncias. Grões mais finos com mais contornos de grão proporcionam maior resistência do material, o que é descrito pelo clássico mecanismo de reforço de refinamento de grão Hall-Petch.
Difusão e transporte de massa: Com lacunas atômicas maiores nos limites dos grãos, a taxa de difusão é várias vezes maior do que dentro dos grãos. Processos de transporte de massa, como densificação por sinterização, cementação em alta temperatura e deformação por fluência, ocorrem predominantemente ao longo dos limites dos grãos.
Corrosão e estabilidade: Os contornos de grãos de alta energia apresentam alta atividade química, tornando-os locais vulneráveis à corrosão e fratura. Eles também servem como zonas principais para segregação elementar. O enriquecimento de elementos nocivos induz a fragilização dos limites dos grãos, enquanto a segregação de elementos benéficos pode fixar os limites dos grãos e melhorar a estabilidade do material.
Condução elétrica: Os elétrons estão espalhados por contornos de grãos desordenados; mais limites de grão levam a maior resistência elétrica. Para eletrólitos cerâmicos em baterias de estado sólido, a região de carga espacial do limite de grãos constitui um gargalo crítico para melhorar a condutividade iônica.