Η θερμική μόνωση αναφέρεται στο εύρος των υλικών και τεχνικών που χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό της μεταφοράς θερμικής ενέργειας, διατηρώντας έτσι τις διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ γειτονικών χώρων. Ο βασικός της ρόλος είναι να βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση, να εξασφαλίζει τη σταθερότητα διεργασιών, να αυξάνει την ασφάλεια και να παρέχει άνεση σε πλήθος βιομηχανιών. Η επιστήμη που βρίσκεται πίσω από αυτήν αφορά την αντιμετώπιση των τριών τρόπων μεταφοράς θερμότητας: αγωγιμότητα (μέσω στερεών υλικών ή στατικών ρευστών), μεταφορά (μέσω κινούμενων ρευστών ή αερίων) και ακτινοβολία (μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων). Τα μονωτικά υλικά επιτυγχάνουν αυτό μέσω δομών που ενσωματώνουν ακίνητο αέρα ή άλλα αέρια σε ένα πορώδες, ινώδες ή κυψελωτό πλέγμα, καθώς ο ακίνητος αέρας είναι κακός αγωγός (τιμή k ~0,026 W/m·K). Η απόδοση μετριέται με τη θερμική αγωγιμότητα (τιμή k), με τις συνηθισμένες μονώσεις κτιρίων όπως EPS, XPS και ορυκτές ίνες να κυμαίνονται από 0,030 έως 0,040 W/m·K. Η συνολική αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας περιγράφεται από την τιμή R, η οποία είναι το πάχος διαιρεμένο με την τιμή k. Οι βασικές παράμετροι για την επιλογή θερμικής μόνωσης εκτείνονται πέρα από την τιμή R και περιλαμβάνουν παράγοντες όπως η συμπεριφορά στη φωτιά (καύσιμοτητα, τοξικότητα καπνού), η αντοχή στην υγρασία (η οποία μπορεί σοβαρά να επηρεάσει την απόδοση αν απορροφηθεί), η διαστατική σταθερότητα, η μηχανική αντοχή και η ανθεκτικότητα κατά τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Στα κτίρια, αποτελεί κρίσιμο στοιχείο του περιβλήματος, λειτουργώντας σε συνδυασμό με φραγμούς αέρα και υδρατμών για τη δημιουργία άνετου, ανθεκτικού και ενεργειακά αποδοτικού περιβάλλοντος. Σε βιομηχανικά πλαίσια, διατηρεί την ενέργεια σε σωληνώσεις και δοχεία, προστατεύει το προσωπικό από εγκαύματα και διατηρεί τις θερμοκρασίες διεργασίας. Η συνεχής ανάπτυξη της θερμικής μόνωσης επικεντρώνεται στην υψηλότερη απόδοση μέσω νανοτεχνολογίας (π.χ. αερογέλες), βελτιωμένη βιωσιμότητα μέσω βιο-βασισμένων και ανακυκλωμένων υλικών και ενισχυμένη πολυλειτουργικότητα, όπως η ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης για θερμική μάζα.