Przez ponad 1200 lat, tj. od czasu wynalezienia prochu czarnego, materiały wybuchowe są produkowane w wyniku wymieszania paliwa z utleniaczem, albo na drodze syntezy związków chemicznych zawierających jednocześnie ugrupowania atomów o charakterze utleniającym i redukującym (np. trotyl, C7H5O6N3). W mieszaninach wybuchowych można z łatwością regulować wartości parametrów energetycznych poprzez zmianę wzajemnego stosunku paliwa i utleniacza. Największą gęstość energii (dochodzącą obecnie nawet do 23 kJ/cm3) uzyskuje się zazwyczaj, gdy skład mieszaniny jest zbilansowany na całkowite przereagowanie składników palnych z utleniającymi. Jednakże z powodu ziarnistej struktury stałych mieszanin utleniacz-reduktor, szybkość reakcji chemicznych w trakcie przemiany wybuchowej jest zwykle uzależniona od szybkości transportu masy pomiędzy reagentami. Dlatego, pomimo dużej koncentracji energii, szybkość jej uwalniania jest znacznie mniejsza od tej jaką można uzyskać w procesach wybuchowych, w których nie dyfuzja lecz kinetyka chemiczna określa szybkość reakcji.

Zmniejszenie wymiarów cząstek powoduje zwiększenie powierzchni wzajemnego kontaktu paliwa i utleniacza, gdyż wzrasta wówczas liczba atomów lub cząsteczek tworzących powierzchnię ziarna. W przypadku gęsto upakowanych cząstek sferycznych zawierających tysiąc atomów, 40% atomów zlokalizowanych jest na powierzchni cząstki, natomiast cząstki zbudowane z miliona atomów mają zaledwie 4% atomów powierzchniowych. Jeżeli w reakcji chemicznej biorą udział wyłącznie atomy z powierzchni, nie tylko szybkość reakcji (szybkość uwalniania energii), ale również stopień przereagowania (ilość uwolnionej energii) będą bardzo gwałtownie wzrastały wraz ze zmniejszeniem wymiarów cząstek składników mieszaniny. Ponadto należy pamiętać, że atomy powierzchniowe są zasobniejsze w energie niż atomy z wnętrza cząstek, a to skutkuje zwiększeniem ich aktywności chemicznej. Malejąca wartość energii aktywacji reakcji chemicznych oznacza ostatecznie większą podatność mieszaniny na zainicjowanie przemiany wybuchowej.

Klasycznym sposobem wytwarzania stałych nanostrukturalnych materiałów wysokoenergetycznych jest mieszanie (mechaniczne lub ultradźwiękowe), w obecności rozpuszczalnika, wcześniej otrzymanych (w procesach chemicznych lub fizycznych) nanowymiarowych cząstek składników. Do tej grupy zaliczyć można mieszaniny pirotechniczne znane jako, tzw. metastabilne intermolekularne kompozyty (MIC) lub supertermity. Są to jednorodne mieszaniny dwóch lub więcej składników, z których przynajmniej dwa reagują ze sobą egzotermicznie, a każda cząstka kompozytu oddalona jest od innej, z którą wchodzi w reakcję, na odległość typową dla skali atomowej, tj. nie większą niż długość kilku wiązań chemicznych. Ponadto istnieje bariera, która chroni składniki przed spontaniczną niekontrolowaną reakcją.

Do najbardziej znanych supertermitów należą mieszaniny glinu z tlenkami molibdenu (MoO3), żelaza (Fe2O3), miedzi (CuO) i wolframu (WO3) o rozdrobnieniu nanometrowym. Poza tym proponuje się wykorzystanie manganianu(VII) potasu jako wyjątkowo reaktywnego utleniacza, ponieważ – w odróżnieniu od wcześniej wspomnianych tlenków – ulega rozkładowi już w ok. 300 oC. Wszystkie kompozyty MIC charakteryzują się dużymi gęstościami energii, wysoką wrażliwością na bodźce inicjujące oraz prędkościami spalania przekraczającymi 1000 m/s, a więc znacznie większymi niż prędkości spalania klasycznych termitów.
W ostatnich latach zaproponowano inną metodę, w której wzrost nanocząstek poszczególnych składników i formowanie nanokompozytu zachodzi podczas jednego procesu. Powszechnie wykorzystuje się do tego celu znaną od dawna technikę zol-żel. Synteza nanostrukturalnych materiałów metodą zol-żel przebiega w środowisku rozpuszczalnika. Wyjściowy zol (roztwór koloidalny) powstaje w wyniku hydrolizy i/lub polikondensacji prekursora tworząc nanometrowe, jednorodne pod względem kształtu i wymiarów cząstki, które początkowo poruszają się swobodnie w rozpuszczalniku. Żel tworzy się wówczas, gdy w układzie koloidalnym znajduje się tak dużo cząstek, że stykają się one lub łączą się z sobą w wielu punktach tworząc sztywną trójwymiarową sieć, która rozprzestrzenia się w całej objętości cieczy, uniemożliwiając przemieszczanie się cząstek fazy rozproszonej. Proces ten nazywa się koagulacją.

W przypadku żeli zbudowanych z polimerów koagulacja może też następować na skutek reakcji polimeryzacji, polikondensacji lub sieciowania. Tak więc strukturę żelu tworzą połączone kowalencyjnie (lub w inny sposób, np. za pomocą wiązań wodorowych, oddziaływań jonowych lub van der Walsa) wielofunkcyjne cząstki i włókna (zazwyczaj o wymiarach 0,1-20 nm) pomiędzy nimi występują zaś pory (10-50 nm) wypełnione rozpuszczalnikiem.

Zmieniając rozpuszczalnik, temperaturę, wskaźnik pH roztworu, rodzaj i stężenie reagentów można regulować wymiary cząstek zolu, czas żelowania i strukturę żelu oraz jego zachowanie podczas procesu suszenia. Powolne, kontrolowane odparowywanie rozpuszczalnika prowadzi do otrzymania kserożelu – litego optycznie materiału o dużej gęstości i wytrzymałości mechanicznej. Jeżeli natomiast zawarty w porach rozpuszczalnik jest ekstrahowany w warunkach nadkrytycznych (za pomocą CO2) powstaje aerożel – rodzaj sztywnej piany o wyjątkowo małej gęstości. W obydwu przypadkach są to materiały porowate, charakteryzujące się dużą powierzchnią właściwą (kilkaset m2/g) i jednorodnym rozmieszczeniem porów w przestrzeni. Wypełnienie tych porów substancją utleniającą lub redukującą (zależnie od natury szkieletu żelu) pozwala uzyskać wysokoenergetyczny kompozyt, homogeniczny w skali nanometrowej i dzięki temu zdolny do szybkich przemian wybuchowych.

Wprowadzenie drugiego składnika kompozytu może być zrealizowane w następujący sposób:
(i)    przez dodanie stałych cząstek – nanometrowe proszki utleniacza, reduktora lub związku wybuchowego miesza się z zolem lub żelem pierwszego składnika, a następnie usuwa rozpuszczalnik.
(ii)    przez dodanie roztworu – do roztworu/zolu pierwszego składnika dodaje się roztwór drugiego w tym samym lub kompatybilnym rozpuszczalniku, a po żelatynizacji rozpuszczalniki są odparowywane lub ekstrahowane.
(iii)    przez wymianę rozpuszczalnika – faza ciekła żelu pierwszego składnika jest wymieniana na inną ciecz, w której rozpuszczony jest drugi składnik.

Zaletą wszystkich wymienionych sposobów sporządzania NanoMW jest to, iż pozwalają one na precyzyjną kontrolę nie tylko składu i gęstości kompozycji, ale również morfologii i rozmiarów cząstek jej składników w skali nanometrycznej. Parametry te determinują z kolei najważniejsze charakterystyki użytkowe materiału, tj. jego wrażliwość oraz efekt energetyczny i moc przemiany wybuchowej. Mieszanin wybuchowe jednorodne w skali mikrometrowej nie pozwalają uzyskać optymalnego zestawu wspomnianych parametrów.