Funkcionalni polimeri, predvsem polimeri s funkcionalnimi dodatki, so se razvili eksplozivno, ko je znanost z informacijsko tehnologijo in nanotehnologijami omogočila obvladovanje na nivoju najmanjših delcev iz naravnih surovin, da se lahko materiali tudi samodejno oblikujejo in dokaj hitro prevzemajo tudi funkcije, ki so jih doslej opravljali zahtevni stroji. Funkcionalni polimeri poleg oblike predmetom omogočajo, da ponoči svetijo, da s spreminjanjem strukture akumulirajo toploto in jo nato oddajajo ali se sami čistijo.
Inteligentni polimeri pa se samodejno odzivajo na dražljaje iz okolja. Oboji so pogosto povezani z nanotehnologijo. Ta predstavlja kreiranje funkcionalnih materialov, naprav in sistemov z upravljanjem z materijo na atomskem nivoju in z izkoriščanjem novih fenomenov v nanodimenzijah. Kvalitativne lastnosti izdelkov so odvisne od medsebojne razporejenosti atomov, nanotehnologija se ukvarja z načrtnim preurejanjem. Polimeri so most za hiter in varen prodor naprednih materialov v neškodljive funkcionalne izdelke, le-te pa je potrebno proizvajati s samogradnjo, da bi lahko bila proizvodnja poceni in v realnem času. Narava seveda obilno izkorišča te tehnologije, znanost pa jo posnema, rezultat pa je razvoj materialov, elektronike in medicine. Funkcionalni, npr. elektro- ali fotoaktivni, predvsem pa inteligentni polimeri, npr. samozgrajeni in samopopravljivi biopolimeri s pripojenimi nanodelci in z načrtovano strukturo in aktivnostjo, postajajo najpomembnejši materiali v vseh panogah. Pripojeni nanodelci so varni. Skoraj čudežne lastnosti nanodelcev, npr. C-cevk, kot so 100-krat večja trdnost od jekla, superprevodnost, oddajanje in spreminjanje svetlobe, npr. v elektriko, uporabnost za računalniško stikalo in spomin, je možno množično uporabiti šele v kombinaciji s polimeri. Generativne nanotehnologije s STM mikroskopom so počasne in drage. Edina hitra dirigirana gradnja je samogradnja po principu razmnoževanja DNK in proteinov, kar zmorejo polimeri.
- Elektroprevodni polimeri ECP skoraj dosegajo prevodnost bakra in postajajo najpomembnejši prevodniki in polprevodniki za elektroniko. Poznamo 4 skupine elektroprevodnih polimerov:
a) kompaundi in lepila s polnilom kot saje, grafit, C-vlakna, Al luske, posrebrene steklene kroglice ali vlakna;
b) polimeri acetilena, tiofena, pirola, anilina;
c) nanoprevodniki za elektroniko kot CNT in
d) kompaundi s kovinami z nizkim tališčem kot Sb/Bi. - Termoprevodne polimere TCP za hlajenje elektronike dosežemo s kristalizacijo in polnili z visoko prevodnimi polnili: Al in Si oksid, Al in B nitrid, SiC, grafit, diamant, grafen, ogljikove nanocevke in vlakna. Največja dosežena prevodnost je 104 W/mK, kar je med Fe in Al.
- Tekočekristalni polimeri LCP imajo molekule poravnane tako v talini kot v trdnem stanju. V tekočem stanju dobijo pod vplivom strižnih sil visoko hitrost in visokoorientirano strukturo na površini in imajo kot samoojačitvena vlakna ogromno trdnost 3–5 GPa in E-modul 90 GPa, folije pa največje barierne lastnosti.
- Superizolacije – nanopene; izolativnost se približuje 0,004 W/mK, kot pri vakuumskih ploščah VIP s siliko. Ko so celice manjše od nihanja plina, je prevodnost preko plina 0. Nanopena PS/PMMA s prevodnostjo pod 0,004 W/mK je dobljena s scCO2 penilom in ima nastavljivo velikost por 5–50 nm, uporabljeni nukleanti so nanooksidi kovin Zn, Zr, Si, Al ali Ti.
- Kristali konjugiranih polimerov imajo nelinearne optične lastnosti, vidno svetlobo konvertirajo v UV-svetlobo z ultrahitrim odzivom. Močno električno polje povzroči dvojni odboj. Kristale lahko uporabljamo za optična stikala on/off. Kristali perilena, pirena in antracena povzročajo luminiscenco.
- Večslojni silikati, kot montmorilonit MMT, so učinkovito nanokompozitno polnilo, ki poveča trdnost, togost, bariero za pline, ognjeodpornost in biorazgradnost, so pa tudi kompatibilizatorji polimerov za mikro-/nanodispergiranje polimernih zlitin/blendov, učinek je odvisen od položaja delcev.
- Supramolekularne strukture so prostorsko urejene s samogradnjo nastale nanostrukture, nanje vežemo funkcionalne skupine kot katalizatorje, svetlobno občutljive kromoforje ali molekularna stikala.
- Termoreverzibilni polimeri imajo visoko kvaliteto visokomolekularnih polimerov in visoko tekočnost taline z enostavno predelavo, ker v talini molekule disociirajo na več manjših.
- Funkcionalno gradientni materiali FGM postopoma spreminjajo sestave, strukture in lastnosti v globino. Za izdelavo se uporabljajo obdelava delcev, plasti ali taline. V naravi so primeri bambus in kosti, kjer povzročajo gradiente variacije kemičnih sestav, mineralizacije, anorganskih ionov in biomolekul. Uporabljajo se za zaščitne oklepe, biomedicino, zobne in ortopedske vsadke, v optoelektroniki in vesoljski industrija. FGM za ortopedske vsadke polimer CFP z itrijem stabiliziranim cirkonijem YSZ doseže razmerje gradacije upogibne trdnosti 1,95, uporabljajo pa tudi naravni hidroksiapatit HA.