Varias propiedades, como la estabilidad térmica, la resistencia mecánica o la conductividad eléctrica de un material polimérico, también se pueden regular mediante la incorporación de rellenos inorgánicos microscópicos o nanoscópicos. Los sistemas de partículas suelen incluir polímeros con arcillas finamente dispersas, alúmina, sílice, nanopartículas de plata u oro, negros de humo, nanofibras de carbono y nanotubos de carbono de pared simple o multipared. El nivel de ajuste en las propiedades de la matriz huésped está determinado por una serie de factores, que incluyen la naturaleza, el tamaño, la cantidad (carga) y la química de la superficie del relleno, así como el nivel de interacción entre los componentes. En una serie de estudios, un empaquetamiento molecular aflojado de las cadenas de polímero en presencia de las nanopartículas da como resultado una movilidad molecular mejorada y una Tg más baja para el material compuesto. Por el contrario, las interfaces de nanopartículas humedecidas que experimentan interacciones atractivas fuertes (por regla general, enlaces de hidrógeno) con el polímero provocan cambios ascendentes de moderados a fuertes en la temperatura de transición vítrea. La presencia de una fracción de polímero amorfo rígido alrededor de las nanopartículas ha sido bien documentada. Los resultados calorimétricos y dieléctricos de diferentes combinaciones de relleno y polímero sugieren que la restricción en las movilidades segmentarias no se extiende por todo el material, sino que afecta solo a una capa interfacial con un grosor de unos pocos nanómetros. En algunos casos, esta capa interfacial se ha identificado como totalmente inmovilizada, mientras que en otros, una transición vítrea adicional emerge como una señal separada a una temperatura más alta, o como un hombro en el flanco de alta temperatura del pico de relajación (p. Ej., en nanocompuestos de poli (dimetilsiloxano) + SiO2). El espaciamiento entre partículas modula de manera eficiente la temperatura de transición vítrea aparente del nanocompuesto, con diferentes cambios registrados incluso en el mismo sistema de partículas dependiendo del estado de dispersión. Esto se ilustra claramente en los termogramas actuales de nanocompuestos de caucho natural-sílice, donde la sílice finamente dispersa produce un pequeño aumento sistemático de Tg en comparación con el caucho puro, mientras que no se observa ningún cambio o una disminución marginal para las nanopartículas de sílice agregadas.