骨组织由羟基磷灰石晶体与胶原纤维复合构成，通过周期性排列形成高抗压结构。牙齿釉质中磷灰石晶体呈六方柱状紧密排列，牙本质和牙骨质则通过胶原纤维与矿物质结晶的复合结构实现高强度和弹性[1] 。
贝壳珍珠层的霰石晶体通过硬蛋白界面连接，形成"砖-泥"结构，其抗张强度可达1吨/平方厘米。这种复合机理启发了仿生复合材料的研发，但人造材料因缺乏有机-无机化学键接，界面结合强度仅为天然复合体的1/5[1] 。
纳米复合材料需满足至少一相处于1-100nm尺度，采用直接分散法可制备Si3N4/SiC纳米复合陶瓷，使抗弯强度从450MPa提升至590MPa。原位聚合法在聚酰胺PA-6基体中引入SiO2纳米颗粒，其拉伸强度比纯树脂提高24%[2] 。
层间嵌插复合法通过蒙脱土与聚酰胺插层聚合，制备的纳米复合材料热变形温度从65℃升至152℃。前驱体法利用有机硅前驱体热解生成Si3N4基复合陶瓷[2] 。
牙科复合体（compomers）属于玻璃离子-复合树脂混合型材料，其核心组分为基质（含双酚A-双甲基丙烯酸缩水甘油酯等大分子单体）和填料（含硅酸盐玻璃颗粒及活性玻璃粉末），固化方式包括光固化与化学固化。该材料具有吸水性特征，吸水后可引发填料中活性锶/钡玻璃与酸性官能团的酸碱反应，从而释放氟离子并产生体积膨胀效应，既能缓冲pH值变化，又可部分抵消聚合收缩应力[3] 。
与传统复合树脂相比，复合体的抗压强度提升至280-320MPa，耐磨性提高40%，但表面粗糙度仍比天然牙釉质高15-20%。通过硅烷偶联剂处理填料表面，可使材料与牙本质的粘接强度从12MPa提高至18MPa[3] 。
临床研究显示，复合体在Ⅱ类洞修复中的三年留存率达92%，边缘微渗漏发生率较传统材料降低37%。但因弹性模量（6-8GPa）低于牙本质（18GPa），不适用于承担较大咬合力的后牙修复[3] 。