Nanokomposite sind Verbundwerkstoffe, bei denen mindestens eine Phase strukturelle Dimensionen im Nanometerbereich (<100 nm) aufweist. Typischerweise besteht die Matrix aus Polymeren, Metallen oder Keramiken, während die Nanofüllstoffe z.B. Schichtsilikate, Metall- oder Metalloxidnanopartikel, Kohlenstoffnanoröhren, Graphen oder Nanofasern sein können.

Durch die hohe spezifische Oberfläche und die veränderte Grenzflächenchemie der Nanofüllstoffe können bereits geringe Volumenanteile zu signifikanten Eigenschaftsänderungen führen. Dies umfasst erhöhte Steifigkeit und Festigkeit, verbesserte Risszähigkeit, optimierte Barriereeigenschaften, maßgeschneiderte elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie optische und funktionale Eigenschaften (z.B. Photokatalyse, Plasmonik).

Die Mikrostrukturkontrolle ist zentral: Dispergierungsgrad, Agglomeration, Orientierung und Grenzflächenbindung bestimmen das makroskopische Verhalten. Bei Polymer‑Nanokompositen sind Kompatibilisierung, Viskosität und Verarbeitung (Extrusion, In-situ-Polymerisation) kritisch. Metallische und keramische Nanokomposite erfordern oft Pulvermetallurgie, Sol-Gel- oder PDC‑(polymer derived ceramics)-Routen, um eine homogene Nanophase und thermische Stabilität zu gewährleisten.

Nanokomposite finden breite Anwendung, u.a. in Leichtbau, Energieumwandlung und -speicherung, Biomedizin, Sensorik und Schutzsystemen. Herausforderungen liegen in reproduzierbarer Skalierung, Langzeitstabilität (z.B. Nanopartikelmigration, Korrosion), Sicherheitsbewertung und Charakterisierung im Nanometermaßstab (z.B. TEM, SAXS, AFM). Die gezielte Gestaltung der Grenzfläche bleibt der Schlüssel zur nächsten Generation multifunktionaler Nanokomposite.