聚合物納米複合材料具有常規複合材料所沒有的形態和更優異的綜合性能。Madhuchhanda等通過原子力顯微鏡（AFM）研究了橡膠黏土納米複合材料並有新的發現。圖205為純橡膠、未修飾的黏土填充物以及修飾過的黏土填充物的相圖。從圖中可以看出，在黏土填充體係中出現了一些白色的區域，而在純橡膠中卻沒有，這表明填充物即黏土在灰色圖205純橡膠（a）橡膠/CAN（b）和橡膠/C20A（c）的相圖的橡膠基體中表現為白色亮點。在CAN填充複合材料體係中黏土粒子均勻分散在基體中，而在C20A的填充體係中黏土粒子局限在一個特定的區域，而不是在整個基體中。
此外，AFM還可用於非晶態單鏈高分子結構觀察、研究聚合物鏈的導電性能、研究聚合物單鏈的力學性能等，在這裏不再詳細介紹。