Annak ellenére, hogy az emberiség már viszonylag régóta használja a nanoszerkezetű anyagokat, és az első elektronmikroszkópot már 1931-ben megalkották, a nanokompozitok elvi leírására csak az 1970-es évek végén került sor. Ezután azonban a nanotechnológia gyors fejlődésen ment keresztül. Sorra fedezték fel a környezetben lévő nanorészecskéket, megkezdődött a nanorészecskék mesterséges előállítása is. Egyre több anyagban mutatták ki a nanoszerkezetű morfológiai egységek jelenlétét, így pontosabb magyarázatokat adva a kialakult tulajdonságokra. Természetesen ezzel párhuzamosan megjelent a nanokompozitok széles palettája is. Kezdetben a földkéregben nagy mennyiségben megtalálható réteges szerkezetű szilikátokat alkalmazták, amelyek közül kiemelkedik a montmorillonit agyagásvány (4.3/a ábra) Az montmorillonit lemezeinek vastagsága ~1 nm, míg a másik két mérete 100–1500 nm körül van. A szerkezetből adódóan a tömegre fajlagosított felület meghaladhatja a 750 m2/g-ot. Ezt az anyagot kezdetben műanyagok erősítőanyagaként alkalmazták az autóiparban, de mára az égésgátolt műanyagoknál is jelentős szerepe van. A nanotechnológiai kutatásoknak újabb lendületet adott a C60-as fullerén molekula 1986-ban történt felfedezése (Harry Kroto és munkatársai, Nobel-díj: 1996). Nem sokkal ez után Sumio Iijima 1991-ben felfedezte a szén nanocsöveket (4.3/b ábra). Ezeknek a szénatomokból felépülő cső alakú nanorészecskéknek a húzószilárdsága hozzávetőlegesen 100-szorosa az acélnak, a merevsége pedig a gyémántéhoz hasonlítható. Nem mellesleg a szén nanocsövek tömegre fajlagosított felülete elérheti az 1300 m2/g-ot. Andre Geim és Konsztantyin Szergejevics Novoszjolov 2004-ben sikeresen állítottak elő egyrétegű grafitszerkezetet, azaz a grafént, amelyet a tudóstársadalom mindaddig termodinamikailag instabilnak tartott. Felfedezésükért 2010-ben kaptak Nobel-díjat. Ezen szénalapú nanorészecskék többek között a vezetőképes anyagok előállításánál nyitottak új távlatokat, amelyek napjaink elektronikai fejlesztéseinél meghatározó szerepet játszanak. Bár a szénalapú nanorészecskéken és az agyagásványokon kívül számos nanorészecskét fedeztek fel vagy állítottak elő (fém-oxidok, kerámia nanorészecskék), jelenleg az agyagásványok és a szén nanocsövek együtt a felhasználás háromnegyedét teszik ki. A nanorészecskék mint alapanyagok tipikusan aggregátumok formájában vannak jelen, azaz olyan halmazokat alkotnak, amelyekben maguk a részecskék másodrendű kötések, illetve áthurkolódás révén kapcsolódnak egymáshoz. Ilyen aggregátumokat mutat be a 4.3. ábra.