Un nanocompozit este un material artificial conceput pentru performanțe îmbunătățite în orice număr de aplicații unice: structurale, funcționale sau cosmetice. Ca și în cazul altor compozite, nanocompozitul include un mediu de bază, sau o matrice, compusă din plastic, metal sau ceramică combinată cu nanoparticule în suspensie. Particulele de umplutură sunt mult mai mici decât cele din compozitele obișnuite și au dimensiunea unor molecule mari, de cel puțin o sută de ori mai mici decât nucleul unui ovul uman.
Mediul de bază solid al unui nanocompozit începe ca un lichid care poate fi pulverizat pe o suprafață, extrudat sau injectat într-o matriță. Particulele de umplutură funcționează în funcție de forma lor: rotunde, ca o minge, sau lungi și subțiri, ca un tub. Fulerenele, nanoparticulele compuse în întregime din atomi de carbon, cum ar fi buckyballs sau nanotuburile, sunt ordine de mărime mai mici decât fibrele de carbon sau materialele de umplutură din margele găsite în compozitele obișnuite. Aceste fulerene pot transporta orice număr de molecule reactive utilizate în aplicații medicinale.
Cu cât dimensiunea particulelor de umplutură în suspensie este mai mică în mediul de bază, cu atât este mai mare suprafața disponibilă pentru interacțiune și cu atât este mai mare potențialul de a afecta proprietățile materialului. În etapele de formare a nanocompozitelor, mediul de bază trebuie să curgă ușor în matrițe. La unele aplicații, umplutura trebuie să se alinieze cu, și să nu perturbe, fluxul în direcții specifice în care este necesară rezistență sau conductivitate. Materialele de umplutură cu rapoarte mari lungime/lățime se aliniază bine în fluxul unei baze lichide care încă nu a devenit solidă.
Suprafața crescută a particulelor mai mici din nanocompozite forțează difuzarea acestora și le obligă să fie distribuite mai uniform, rezultând proprietăți mai consistente ale materialului. Aglomerarea nanoparticulelor în timpul curgerii și stabilirii mediului de bază este cauzată de sarcini atomice reziduale sau atunci când particulele ramificate se încurcă pe măsură ce curg una în alta. Aglomerarea nedorită și neuniformă contribuie la tensiunile reziduale ale materialului atunci când mediul de bază devine solid. Distribuția neuniformă a nanoparticulelor în locații critice ar putea duce la eșecul unui design, să nu mai funcționeze sau să se rupă. O metodă care garantează distribuția uniformă a particulelor este sonochimia, în care, în prezența undelor cu ultrasunete, se formează bule și se prăbușesc, dispersând nanoparticulele mai uniform.
Dintre numeroasele aplicații ale materialelor nanocompozite, câteva de interes sunt electronice, optice și biomedicale. Nanocompozitele care combină un mediu pe bază de polimer cu nanotuburi de carbon sunt utilizate în ambalarea electronicelor care necesită carcase pentru a disipa sarcinile electrice statice și acumulările termice. Pentru transparență optică, nanoparticulele de o dimensiune optimă nu vor împrăștia lumina, ci îi vor permite să treacă, adăugând în același timp rezistență materialului. În fotovoltaică, cu cât particulele sunt mai mici, cu atât absorbția solară este mai mare, rezultând o producție mai mare de energie electrică. Nanoparticulele din lentilele de contact, formate dintr-o bază polimerică, își schimbă culoarea în funcție de cantitatea de glucoză din lichidul lacrimal al pacientului, indicând nevoia de insulină a unui diabetic.