نمونه‌ای از یک نانوکامپوزیت
شباهت آن به کاه‌گل جالب توجه است.

نانوکامپوزیت‌ها
برای اینکه یک کامپوزیت به نانوکامپوزیت تبدیل شود، می‌توان روی دو قسمت از آن کار کرد:

1. زمینه: همان‌طور که بارها گفته‌ایم، اتم‌های یک مادة منظمِ بلوری، در داخل دانه‌ها قرار دارند. یعنی همة آنها در یک جهت چیده نشده‌اند، بلکه مثل سلول‌های روی پوست دست، دسته‌‌دسته اتم‌های داخل هر سلول در یک جهت خاص قرار دارند. ما برای اینکه کامپوزیت را به نانوکامپوزیت تبدیل کنیم، باید قطر دانه‌ها را نانومتری کنیم.

2. تقویت‌کننده: گفتیم که سه نوع تقویت‌کننده داریم. اگر تقویت‌کنندة ما ذره‌ای باشد، با ریزکردن ذرات در حدّ نانومتر و وارد کردن آنها در یک زمینه، نانوکامپوزیت تولید می‌شود. اما اگر تقویت‌کننده‌های ما رشته‌ای باشند، با ریز کردن قطر رشته‌ها در حدّ نانومتر (یعنی تولید یک‌سری نخ نازک که قطر هر کدام بین یک تا صد نانومتر است) و وارد کردن آنها در زمینه، می‌توانیم نانوکامپوزیت تولید کنیم. اگر تقویت‌کنندة ما لایه‌ای باشد، با نازک کردن لایه‌ها در حدّ نانومتر (ضخامت ورقه‌ها در حدّ 1 تا 100 نانومتر باشد) می‌توانیم نانوکامپوزیت بسازیم.

تقویت‌کنندة ذره‌ای

تقویت‌کنندة رشته‌ای

تقویت‌کنندة لایه‌ای

چرا نانوکامپوزیت؟
در جواب به این سؤال، اول باید معلوم شود که چرا اصلاً از کامپوزیت استفاده می‌کنیم؟ حتماً دیده‌اید که دیوارهای خانه‌های قدیمی، خیلی ضخیم‌تر از دیوارهای ساختمان‌های امروزی‌اند، یا اگر در خانه‌های قدیمی ستون دیده باشید، به‌مراتب قطورتر از ستون‌های ساختمان‌های نوسازِ امروزی است. علتْ این است که برای تحمل نیروی سقف، احتیاجی به قطور کردن دیوارها یا ستون‌ها نیست. چون با زیاد کردن تعداد ستون‌ها و قرار دادن ستون‌های باریک¬تر در جاهایی که نیرو وارد می‌شود، در واقع ستون‌های کاذب را حذف می‌کنیم. در مواد مرکب هم، برای اینکه بخواهیم خواص ماده بهتر شود، لازم نیست همة ماده را از یک ماده با خواص خوب بسازیم.

خواص مهندسی مواد
ما از مواد خاصی برای ساخت قطعات، دستگاه‌‌ها، ساختمان‌ها و... استفاده می‌کنیم، چون همة مواد خواص مورد نیاز ما را در آن دستگاه برآورده نمی‌کنند. به این خواص ماده، که موجب می‌شود آن ماده دارای کاربردهای مهندسی شود، «خواص مهندسی مواد» می‌گویند. خواص مهندسی مواد عبارتند از:

1. خواص مکانیکی، مثل خواص کشتی؛
 2. خواص فیزیکی، مثل هدایت الکتریکی؛
 3. خواص شیمیایی، مثل مقاومت در برابر خوردگی؛

نمونه‌ای از این تغییر خواص شبمیایی را در زیر می‌بینید. در اینجا با تبدیل میکروکامپوزیت به نانوکامپوزیت امکان شکل گیری ذغال به ماده اضافه شده است. با این کار از گسترش آتش جلوگیری می‌شود.

بهتر شدن خواص مکانیکی با ترکیب مواد و تولید نانوکامپوزیت
خواص مکانیکی یعنی خواص ماده در برابر اِعمال انواع نیروها. نیروها به چند دسته تقسیم می‌شوند: کشیدن، فشردن، خم کردن، پیچاندن و...
وقتی یک لایه‌ یا صفحه با ضخامت 1 میلی‌متر را وارد زمینه‌ای نرم می‌کنیم، اگر تقویت‌کننده محکمتر از زمینه باشد، مثلاً مقداری ورق فلزی را وارد یک زمینة پلاستیکی (پلیمری) کنیم، مادة مرکبِ تشکیل‌شده در مقایسه با مادة اول، در برابر نیروی کششی، مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد.
حال اگر این لایه بخواهد به لایه‌ای با ضخامت 1 نانومتر تبدیل شود، یک میلیون لایه با ضخامت 1 نانومتر خواهیم داشت. واضح است که توزیع یک میلیون لایة نانومتری، می‌تواند در تمام سطح زمینة پلیمری به صورت یکنواخت توزیع شود. بنابراین، وقتی به زمینة پلیمری نیروی مکانیکی وارد می‌شود، این نیرو را بهتر تحمل می‌کند.

بهبود سختی کامپوزیت اپوکسی-سیلیس با تغییر درصد نانوذرات سیلیس و لاستیک به عنوان تقویت کننده

بهتر شدن خواص فیزیکی
خواص فیزیکیِ یک ماده، خواصی از قبیل هدایت، مقاومت الکتریکی و... هستند. جریان الکتریکی با حرکت الکترون‌ها وارد یک ماده می‌شود و اتم‌ها با ارتعاش، به همدیگر می‌خورند و به این ترتیب الکترون را دست به دست درون ماده منتقل می‌کنند. حال اگر مادة ما یک پلاستیک (عایق الکتریسیته و حرارت) باشد و ما بتوانیم چند عدد میلة مسی درون آن وارد کنیم (دقیقاً مثل سیم)، الکترون‌ها از درون این پلاستیک و با عبور از اتم‌های مس، می‌توانند هدایت شوند. یعنی ما با قرار دادن یک میلة مسی درون یک پلاستیک، آن را هادی جریان الکتریسیته کرده‌ایم. اکنون فرض کنید که سطح این پلاستیک 1 متر در 1 متر باشد و قطر میلة مسی 1 میلی‌متر. در این صورت، مقطعی دایره‌ای به قطر 1 میلی‌متر از پلاستیک هادی جریان می‌شود. این در حالی است که با ریز کردن میلة مسی، به میله‌های با قطر نانومتر می‌توان یک میلیون میله با قطر 1 نانومتر را درون پلاستیک پخش کرد. بنابراین، یک میلیون قسمت پلاستیک، رسانای جریان الکتریکی می‌شوند.