复杂材料具有介观层次的微相分离结构，如嵌段共聚高分子材料、微孔膜和纳孔膜、陶瓷增强高分子复合材料、狭缝或层柱型硅酸铝以及分子筛、双层膜和囊泡、敏感性水凝胶, 还有各种由纳米单元协同形成的纳米材料等。它们不同于一般的单晶或多晶材料, 其性能不仅取决于分子的特性, 更重要的是与分子的自组装、形成纳米到微米尺度的微相分离结构有直接关系。它们广泛应用于微电子材料、光学材料、磁性材料、生物活性材料、催化新材料和膜材料等重要领域。

以嵌段共聚高分子材料为例, 它由两种或多种不同性质的单体段聚合而成。当单体之间不相容时, 它们倾向于发生相分离, 但由于不同单体之间有化学键相连, 不可能形成通常意义上的宏观相变, 而只能形成纳米到微米尺度的相区, 这种相分离通常称为微相分离, 不同相区所形成的结构称为微相分离结构。