Для изучения неравновесных процессов синтеза материалов и покрытий изделия на макро-, мезо-, микро- и нано- структурном уровнях целесообразно дополнить основными принципами физико-химического анализа: непрерывности – рассмотрением диссипации энергии при формировании структур и фаз; соответствия – фрактальными представле- ниями геометрических образов; совместимости – изучением возможных путей эволюции системы. Переход от мета- стабильных к неравновесным процессам при физико-химическом анализе диаграмм состояния и соответствующим им комплексным топологическим и фрактальным моделям позволяет определить возможность и вероятность фазовых переходов и превращений структур, а также механизмы их реализации. На основе положений физико-химического анализа фазовой диаграммы углерода рассмотрены термодинамиче- ские условия образования алмаза, а также возможность и вероятность различных механизмов синтеза алмазных нано- структурных материалов в неравновесных условиях. Показано, что синтез наноструктурных поликристаллов из нано- размерных порошков алмаза в зависимости от состояния поверхности частиц может происходить как по диффузион- ному механизму, так и путем, более подобным каталитическому с использованием сочетания механизмов роста кри- сталлитов и поликристаллов за счет перестройки микрогруппировок графита в алмазную структуру. Предполагается, что наноразмерные частицы алмаза обладают каталитическими свойствами и могут выступать в качестве активаторов фазового превращения графита в алмаз при высоких давлениях и температурах. Определены технологические параметры получения алмазных поликристаллических материалов из детонационных нанодисперс- ных порошков алмаза после химической очистки и наноразмерных порошков алмаза с неалмазными формами углеро- да на поверхности.