Un nanocompuesto es un material artificial diseñado para un rendimiento mejorado en una variedad de aplicaciones únicas: estructurales, funcionales o cosméticas. Como ocurre con otros compuestos, el nanocompuesto incluye un medio base, o matriz, compuesto de plástico, metal o cerámica combinado con nanopartículas en suspensión. Las partículas de relleno son mucho más pequeñas que las de los compuestos regulares y tienen el tamaño de moléculas grandes, al menos cien veces más pequeñas que el núcleo de un óvulo humano.
El medio de base sólida de un nanocompuesto comienza como un líquido que se puede rociar sobre una superficie, extruir o inyectar en un molde. Las partículas de relleno funcionan según su forma: redondas, como una bola, o largas y delgadas, como un tubo. Los fullerenos, nanopartículas compuestas completamente por átomos de carbono como buckybolas o nanotubos, son órdenes de magnitud más pequeñas que las fibras de carbono o los rellenos de perlas que se encuentran en los compuestos regulares. Estos fullerenos pueden transportar cualquier número de moléculas reactivas utilizadas en aplicaciones medicinales.
Cuanto menor sea el tamaño de las partículas de relleno en suspensión dentro del medio base, mayor será el área de superficie disponible para la interacción y mayor será el potencial de afectar las propiedades del material. En las etapas de formación de nanocomposites, el medio base debe fluir fácilmente hacia los moldes. Con algunas aplicaciones, el relleno debe alinearse con el flujo y no interrumpirlo en direcciones específicas donde se requiere resistencia o conductividad. Los rellenos con relaciones de largo a ancho altas se alinean bien en el flujo de una base líquida que aún no se ha solidificado.
El área de superficie aumentada de las partículas más pequeñas en los nanocompuestos fuerza su difusión y las obliga a distribuirse de manera más uniforme, lo que da como resultado propiedades de material más consistentes. La acumulación de nanopartículas durante el flujo y fraguado del medio base es causada por cargas atómicas residuales o cuando las partículas ramificadas se enredan al fluir entre sí. La aglomeración no deseada y desigual contribuye a tensiones residuales en el material cuando el medio base se vuelve sólido. Las distribuciones desiguales de nanopartículas en ubicaciones críticas podrían hacer que un diseño falle, deje de funcionar o se rompa. Un método que garantiza una distribución uniforme de las partículas es la ecoquímica, en la que, en presencia de ondas de ultrasonido, se forman burbujas y colapsan, dispersando las nanopartículas de manera más uniforme.
De las muchas aplicaciones de los materiales nanocompuestos, algunas de interés son electrónicas, ópticas y biomédicas. Los nanocompuestos que combinan un medio de base polimérica con nanotubos de carbono se utilizan en el embalaje de componentes electrónicos que requieren carcasas para disipar las cargas eléctricas estáticas y las acumulaciones térmicas. Para la transparencia óptica, las nanopartículas de un tamaño óptimo no dispersarán la luz, pero permitirán que pase sin dejar de agregar resistencia al material. En la fotovoltaica, cuanto más pequeñas son las partículas, mayor es la absorción solar, lo que se traduce en una mayor producción de electricidad. Las nanopartículas de las lentes de contacto, formadas por una base de polímero, cambian de color según la cantidad de glucosa en el líquido lagrimal del paciente, lo que indica la necesidad de insulina del diabético.