Nanokompozit je umetno izdelan material, zasnovan za izboljšano delovanje v številnih edinstvenih aplikacijah: strukturnih, funkcionalnih ali kozmetičnih. Kot pri drugih kompozitih tudi nanokompozit vključuje osnovni medij ali matriko, sestavljeno iz plastike, kovine ali keramike v kombinaciji z nanodelci v suspenziji. Delci polnila so veliko manjši od tistih v običajnih kompozitih in so veliki kot velike molekule, vsaj stokrat manjše od jedra človeške jajčne celice.
Trden osnovni medij nanokompozita se začne kot tekočina, ki jo je mogoče razpršiti na površino, ekstrudirati ali vbrizgati v kalup. Delci polnila delujejo glede na njihovo obliko: okrogli, kot krogla, ali dolgi in tanki, kot cev. Fullereni, nanodelci, ki so v celoti sestavljeni iz atomov ogljika, kot so buckyballs ali nanocevke, so rede velikosti manjši od ogljikovih vlaken ali polnila kroglic, ki jih najdemo v običajnih kompozitih. Ti fulereni lahko nosijo poljubno število reaktivnih molekul, ki se uporabljajo v medicinskih aplikacijah.
Manjša kot je velikost delcev polnila v suspenziji v osnovnem mediju, večja je površina, ki je na voljo za interakcijo, in večja je možnost vplivanja na lastnosti materiala. V fazah oblikovanja nanokompozitov mora osnovni medij zlahka steči v kalupe. Pri nekaterih aplikacijah se mora polnilo uskladiti s pretokom in ga ne sme motiti v določenih smereh, kjer je potrebna trdnost ali prevodnost. Polnila z visokim razmerjem med dolžino in širino se dobro poravnajo v toku tekoče baze, ki še ni postala trdna.
Povečana površina manjših delcev v nanokompozitih povzroči njihovo difuzijo in jih prisili k bolj enakomerni porazdelitvi, kar ima za posledico bolj dosledne lastnosti materiala. Zlepljenje nanodelcev med pretokom in strjevanjem osnovnega medija povzročijo preostali atomski naboji ali ko se razvejani delci zapletejo, ko tečejo drug v drugega. Neželeno in neenakomerno združevanje prispeva k preostalim napetostim v materialu, ko osnovni medij postane trden. Neenakomerna porazdelitev nanodelcev na kritičnih lokacijah lahko povzroči, da zasnova ne uspe, preneha delovati ali se zlomi. Ena od metod, ki zagotavlja enakomerno porazdelitev delcev, je sonokemija, pri kateri – ob prisotnosti ultrazvočnih valov – nastanejo mehurčki in se zrušijo, pri čemer se nanodelci bolj enakomerno razpršijo.
Med številnimi aplikacijami za nanokompozitne materiale je nekaj zanimivih elektronskih, optičnih in biomedicinskih. Nanokompoziti, ki združujejo polimerni osnovni medij z ogljikovimi nanocevkami, se uporabljajo v embalaži elektronike, ki zahteva ohišje za odvajanje statičnih električnih nabojev in toplotnih kopičenja. Za optično prosojnost nanodelci optimalne velikosti ne bodo razpršili svetlobe, ampak bodo omogočili prehod skozi, hkrati pa materialu dodali moč. Pri fotovoltaiki manjši kot so delci, večja je absorpcija sonca, kar ima za posledico večjo proizvodnjo električne energije. Nanodelci v kontaktnih lečah, sestavljeni iz polimerne baze, spreminjajo barvo glede na količino glukoze v solzni tekočini bolnika, kar kaže na potrebo diabetika po insulinu.