納米材料在環氧樹脂中的應用主要是在復合材料和涂料方面。
在現有的復合材料中，通常以纖維作增強材料，由于纖維與基體的相容性問題，限制復合材料性能的發揮。為了解決相容性問題，充分發揮復合材料的優異性能，人們從分子水平設計復合材料。通過控制納米材料在高聚物中的分散與復合，能夠在樹脂較弱的微區內起補強、填充、增加界面作用力，減少自由體積的作用，可能僅以很少的無機粒子體積含量，就能在一個相當大的范圍內有效地改變復合材料的綜合性能，且不影響材料的加工性能。
Zhang L D等人的研究表明，a-Al2O3與環氧樹脂復合，使其模量增加，當粒徑為27nm，a-Al2O3添加量為1％～5％(質量比)時，提高了環氧樹脂的Tg，模量達極大值；添加量超過10％(質量比)時，模量下降。
王立新等采用己二胺對粘土通過離子交換反應進行改性，然后將改性后的粘土與E-51在二甲基甲酰胺(DMF)中攪拌混合，制備出環氧樹脂/粘土納米復合材料。當納米粘土添加量為3wt％時，馬丁耐熱為61.5℃，沖擊韌性為8.95kj/m2，分別比不加粘土的固化樹脂提高了僅20℃和190％。
Muks Wang等人采用粉末法使低分子環氧樹脂在粘土層間聚合成醚。這一研究是用E-51與處理過的黏土在混合情況下，高溫自聚生成聚醚粉末，聚合時伴隨粘土的層離反應，二者為一協同反應。
Usuki-A等人述及的粘土改性環氧樹脂采用了溶劑法，在溶劑N，N’-二甲基甲酰胺中，E-51在其作用下穿插于黏土晶層之間，然后加入固化劑固化，使兩者復合良好，性能有很大提高。除此以外，有人采用插層原位復合法，將單體嵌入到粘土夾層中再固化的方法制備環氧/黏土納米復合材料。