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二氧化硅气凝胶是一种人工合成的非晶态硅胶，晶态硅胶表现为一个二氧化硅分子和两个氧源，如下图所示，硅胶有两种基本形态：非晶态硅胶和结。如果硅胶分子排列整齐，形成可复制的图案，那么如果硅胶分子排列不整齐，那么无定形硅胶也被称为固体烟雾。它是迄今为止已知的最轻的固体材料，也是迄今为止隔热性能最好的材料。它具有纳米多孔结构（1～100nm）、低密度（3～250kg/M）、低介电常数（1～低热导率（013～025w/（MK））、高孔隙率（80～8%）、高比表面积（500～1000m2/g）和独特的光学性能，在冶金等领域有着广泛的应用。它被称为改变世界的硅气凝胶热力学及其在硅气凝胶中的应用。气凝胶的纳米多孔结构具有良好的隔热性能。它的导热系数甚至低于空气。常温真空下空气的导热系数为026W/（MK）。而气凝胶在常温常压下的导热系数一般小于020W/（MK），真空下的导热系数可低至004W/（MK）。气凝胶具有良好的绝热性能，其高孔隙导热主要通过三种方式进行。气体传导、固体传导和辐射这三种方式中，通过气体的热传导很小，所以大多数气体具有很低的普遍使用的绝缘材料都是多孔结构。它利用空气占据固体材料体积的一部分，从而降低气凝胶的孔隙率，整体上比普通隔热材料大得多。超过95%的气凝胶是由空气组成的，这决定了它们将和空气一样低，并且气凝胶包含大量小于70nm的孔隙。70nm是空气中氮和氧的自由程（气体分子两次碰撞所经过时间的统计平均值），这意味着空气不能在气凝胶中对流，使气固导热进入气凝胶中的固体骨架也由极少量的纳米粒子组成，接触面积很小。所以气凝胶的热辐射也有很小的固态气凝胶。热辐射主要发生在3-5M区域的红外辐射中。在室温下能有效阻挡红外热辐射，但随着温度的升高，红外热辐射被传递。为了进一步降低高温红色的外部热辐射，我们通常在气凝胶中加入防晒霜、二氧化钛等。使用防晒剂可以大大降低高温下二氧化硅气凝胶的红外辐射。SiO2气凝胶作为一种纳米多孔超绝缘材料，除了具有极低的导热系数外，还具有超轻、高热稳定性的特点。它拥有非常广泛的传统工业领域，如石化和冶金工业，航空航天和军事领域。熔炉和其他热设备很常见。气凝胶保温材料取代了传统的保温材料。高透光率、低导热率的气凝胶的节能与太阳能利用很难反射入射光的损失，能有效地穿透阳光。因此，气凝胶特别适用于太阳能集热器和其他集热装置等隔热材料。当太阳通过气凝胶进入收集器时，内部系统将太阳光能转化为热能。由于气凝胶既具有绝热特性又具有吸声特性，且具有透光性，因此可以有效地防止建筑的热节能。因此，可以将气凝胶夹在双层玻璃之间制成夹层玻璃，其绝热效果是普通双层玻璃的数倍。这种玻璃用于房屋的窗户，大大减少了热损失，节能效果明显。气凝胶夹层窗玻璃的热损失率比最佳窗系统（充氢、低发射率氧化铟或镀银）低三倍。如果在高层建筑中使用气凝胶玻璃代替普通幕墙玻璃，SiO2气凝胶保温材料可以达到比传统保温材料更轻、体积更小的保温效果。这一特性在航空航天应用领域具有极高的大气凝胶性，可以作为飞机的隔热报告。航天飞机和宇宙飞船重新进入大气层时，必须经受数千摄氏度的炽热。为了保护它们的安全和返回地球，绝缘材料是二氧化硅。在火星探测器的设计中，采用SiO2气凝胶作为隔热层。SiO2气凝胶可作为蒸汽动力导弹驱逐舰核蒸汽锅炉和复杂高温蒸汽管道系统的有效保温材料。它可以增强隔热效果，降低车厢温度，同时有效减少隔热材料的用量，外墙保温图纸教学,增加车厢内的使用空间。有效改善了各种家用电器用颗粒状或粉末状气凝胶代替氟利昂聚氨酯泡沫作为冰箱等低温系统的保温材料，可防止氟利昂气体泄漏破坏臭氧层，从而保护人体的生衣。硅气凝胶作为冬季保暖衣物的衬里，可以使衣物轻盈
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