En jouant sur leur structure et leur composition, il est possible de doter les matériaux composites de propriétés multiples. Ainsi par exemple, l'ajout de polymères et de particules de silice dans une matrice élastomère permet-il de renforcer la résistance mécanique de l'élastomère.
C'est ce qui a conduit l'industrie du pneu à utiliser, pour les bandes de roulement, une matrice élastomère (classiquement le Styrene Butadiene Rubber) renforcée par des particules de silice qui peuvent être de taille nanométrique. Cependant l'efficacité obtenue est étroitement liée à l'homogénéité de la dispersion de particules dans l'élastomère, ainsi qu'à leurs interactions avec les polymères. Pour satisfaire au mieux ces deux conditions, les industriels utilisent des « agents de couplage » ou des polymères fonctionnels, qu'ils incorporent à un mélange réactif à haute température sans solvant.
Il reste cependant difficile de contrôler la densité de greffage des polymères et la dispersion des particules de silice. Il existe cependant des paramètres sur lesquels il est possible de jouer : la nature et la longueur des chaînes de polymère greffées à la surface des particules ou encore le rapport des longueurs des chaînes libres et greffées.
Afin d'explorer les différentes possibilités, les chercheurs ont synthétisé des nanoparticules de silice greffées de chaînes d'élastomère (polyisoprène). Celles-ci ont ensuite été caractérisées, notamment en termes de masse molaire, microstructure et densité de greffage. Leur état de dispersion a été étudié en solution ainsi que dans des matrices de masses molaires et de compositions différentes, par analyse de diffusion des rayons X aux petits angles au Laboratoire Léon-Brillouin et microscopie électronique à transmission.
Dans le cas de chaînes identiques, le mélange est satisfaisant. Si les chaînes de la matrice sont plus longues que les chaînes greffées, la démixtion est favorisée. Pour des compositions différentes, il apparaît un degré de liberté supplémentaire. Le diagramme de phase résultant montre que l'on peut jouer sur la balance thermodynamique des interactions pour piloter la dispersion des particules dans la matrice. Il s'agit donc d'un nouveau levier permettant de contrôler les propriétés macroscopiques de ces matériaux composites.