نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانوذرات
نانوذرات بیشترین کاربرد را به عنوان ماده تقویت کننده در نانوکامپوزیت ها دارند. اضافه کردن ذراتی همچون سیلیکا، ذرات فلزی و همینطور ذرات آلی و غیرآلی، به ماده زمینه باعث افزایش و بهبود استحکام کششی و مدول الاستیک ماده زمینه می شود.
همانگونه که قبلا اشاره شد با کاهش اندازه ذرات موجود در نانو کامپوزیت های پلیمری در ابعاد نانومتری، خواص فیزیکی، مکانیکی، نوری و غیره در کامپویت ها بهبود می یابد. با جاسازی ذرات نانومتری شیشه ای در پلیمرها می توان نانوکامپوزیت هایی با شفافیت بالا معروف به نانو کامپوزیت های نوری تولید کرد. از این گروه می توان به پوشش های اپوکسی حاوی نانوذرات Sio2، که توانایی جذب اشعه ماوراء بنفش را دارد اشاره کرد.

نمونه ای دیگر از تغییر خواص کامپوزیت های زمینه پلیمری، بهبود چقرمگی شکست با کاهش اندازه ذرات است. به عنوان مثال اگر در رزین پلی استر از ذرات آلومینیوم با سه اندازه مختلف ۲۰ ، ۵/۳ و nm100 استفاده شود، چقرمگی شکست برای هر یک از کامپوزیت ها تغییرات متفاوتی خواهد داشت.

نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانولایه ها
در این دسته از نانوکامپوزیت ها معمولا دو نوع نانولایه برای تقویت ماده زمینه بکار برده می شود؛ خاک رس (لایه های سیلیکات) و گرافیت که خود جزء مواد لایه ای شناخته می شوند.

در حال حاضر خاک رس مونت موریلونیت بیشترین استفاده را به عنوان مادۀ پر کننده برای این نوع نانوکامپوزیت ها دارد. این خاک رس، سبک، سخت و به صورت ورقه ای است که برای استفاده آن در نانوکامپوزیت ها می توان صفحات به دست آمده را با ورقه ورقه کردن، به صفحاتی به عرض ۲۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر و ضخامت ۱ نانومتر رساند.

نانوکامپوزیت های پلیمری با ماده پرکننده رسی نظیر نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن/ رس استفاده زیادی در صنعت خودروسازی دارند و به شکل گسترده ای در قطعات اتومبیل استفاده می شوند. با افزودن ذرات نانومتری خاک رس به لاستیک خودروهای سواری، علاوه بر افزایش استحکام مکانیکی و مقاومت لاستیک در برابر سایش، اعوجاج حرارتی و قابلیت اشتعال لاستیک به طور چشم گیری کاهش می یابد.

مصرف این نانوکامپوزت در شرکت جنرال موتورز ۳۰۰۰۰۰ کیلوگرم در سال است. در حال حاضربازار جهانی برای نانو کامپوزیت های زمینه نایلونی سالیانه حدود ۳ میلیون پوند می باشد که ۲ میلیون آن نایلون تقویت شده توسط ذرات خاک رس نانومتری جهت استفاده درصنایع خودرو و بسته بندی است و یک میلیون پوند دیگر، نایلون تقویت شده با نانولوله های کربنی است که در آمریکا در بدنه خودرو استفاده می شود. انتظار می رود که طی ۱۰ سال آینده ساخت نانوکامپوزیت های بر پایه خاک رس با استفاده از ۲۰ پلیمر به صورت تجاری در آید. این نانوکامپوزت ها اخیرا دو کاربرد تجاری یکی در اجزای زیرین کاپوت خودرو و دیگری در بسته بندی مواد غذایی پیدا کرده اند.

نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی خاک رس همچنین می توانند مانع از انتشار بنزین، متانول و سایر حلال های آلی شوند. به عنوان مثال نانوکامپوزیت نایلون ۶ حاوی ۵ درصد وزنی خاک رس، پنج برابر بیشتر از نایلون ۶ معمولی مانع از نشت سوخت می گردد.
نکته حائز اهمیت در این نانوکامپوزیت ها آن است که برای استفادۀ مناسب از نانو لایه های رسی، این لایه ها باید به شکل مجزا و جدا از هم در مادۀ زمینه پخش شوند.

به طور کلی دو حالت برای این نانو کامپوزیت ها حاصل می شود که عبارتند از حالت جاداده شده و حالت ورقه ورقه ای .

در حالت جاداده شده، مولکول های پلیمری زمینه، بین لایه های منظم رسی قرار می گیرند و منجر به افزایش فضای بین لایه ای خواهند شد ولی همچنان لایه ها به صور منظم باقی می ماند. از طرف دیگر در حالت ورقه ورقه ای لایه های رس از هم مجزا هستند و درون ماده زمینه توزیع شده اند.
حالت ایده آل برای بهبود استحکام و خواص حرارتی این گروه از نانوکامپوزیت ها، در حالت ورقه ورقه ای کامل و توزیع مناسب بدست می آید اما بدست آوردن این حالت دشوار بوده و معمولا این کامپوزیت ها به صورت ورقه ورقه ای جزئی یا جا داده شده بدست می آیند.

از مزایای عمده نانو کامپوزیت پلیمری با تقویت کننده خاک رس میتوان به پایداری حرارتی ، کاهش نفوذ پذیری ، کاهش ضریب انبساط حرارتی و افزایش سختی ، استحکام و چقرمگی اشاره کرد .