大多数情况下，这是一个固体即无机填料在有机聚合物基体分散的情况，并有强烈的热力学驱动力把这些组件分成大的相。但是，大约20年前，许多技术被开发出来用以生产出高水平的分散混合物，丰田做出了开创性的研究，即粘土聚酰胺混合。这些聚合物纳米复合材料显示出了良好的机械性能，阻燃性能和传输性能。这些都是后来在内胎运用中注重的重要方面。
诸如粘土或者硅等无机填充物有着比有机材料低得多的渗透率，所以长期以来，人们一直认为添加这种填料可以降低扩散。然而，为了取得显著的变化，通常需要添加非常大的量，从而使得大多数应用中，弹性体太僵硬。因此，在纳米复合材料中，把填料排列得具有高纵横比，使它们表面与通过的气体流动方向相反（图4）。如果这些板块可以分散到了大约10纳米的水平甚至更小水平，则弹性体能保持良好的弹性和挠性。
f图4、良好的填充形成了阻碍，高纵横比填充物
无论是填料的分散还是方向对渗透率计算都是重要的。这在多项研究得以证明。图5显示方向一般是如何计算的，即按照埃尔曼定位函数。图6显示了既高宽比（从50到1000的LW）又有高定位可能导致渗透的大量减弱。
图5、填充物方向的影响
显然，通过使用纳米复合技术降低弹性体的渗透性还有很大的潜力。然而，我们注意到，图6中，即使是非常高宽比和近乎完美的精确方向，通常却只因为一个因素而减少。正如从图1中看到的那样，天然橡胶的透气性与聚异丁烯的透气性的比值差不多相同（实际上有些还小）。因此，如果有人制成了特别好的天然橡胶粘土纳米复合材料，它的渗透性将超过BI1R或Exxpro。因此，GPR纳米复合材料得到了一定的发展。但是针对丁基聚合物使用纳米复合材料的性能仍有极大的提升空间，我们将在下一节讨论。
f图6、组合发散和方向影响的预测
Exxpro纳米复合材料几年来，埃克森美孚公司一直致力于橡胶纳米复合材料的研制，寻找适合用于商业上的可行办法。在实验室中，有几种方法，可以得到方向和分散程度较好的纳米复合材料，但这些往往没有大规模用于实际生产。其中，把纳米复合材料的技术用到烃类聚合物存在几个障碍。首先是热力学相容性，这是前面提到的。这个可以通过使用有机改性粘土来减轻，其中粘土层表面的一些Na离子已被表面活性剂用铵基和烷基替代。但是，粘土层离子之间仍然存在强烈的吸引力，因此层与层之间仍然相互关联，尽管它们之间的间距较大。因此，当烃聚合物混合有机粘土的时候，虽然可能会能够投入足够的精力r