Методом малоуглового рассеяния нейтронов определены параметры мезоструктуры образцов аморфного диоксида циркония и их эволюция на разных стадиях термической обработки. Установлено, что частицы аморфного диоксида циркония, формирующие структуру объемного фрактала с размерностью Dv = 2.21, в процессе отжига при температурах, равной или большей 400°С преобразуются в систему “поверхностный фрактал”, имеющую размерность поверхности Ds = 2.52, в которой на плотном ядре (кластер из наночастиц диоксида циркония с постоянной плотностью) образуется оболочка со структурой фрактала. Обнаруженная трансформация фрактальной системы из объемного фрактала в поверхностный характеризуется появлением ядра, а его рост обусловлен кристаллизацией частиц гидратированного диоксида циркония при высоких температурах отжига. Предложена модель формирования фрактальной частицы, подразумевающая существование поверхностного фрактала как системы из фрактальной оболочки на плотном ядре. Показано, что характерный радиус наночастиц ZrO2 возрастает от 14 до 200 Å с повышением температуры отжига в диапазоне 400–600°С.