L'isolation thermique désigne l'ensemble des matériaux et techniques utilisés pour limiter le transfert d'énergie thermique, permettant ainsi de maintenir une différence de température entre des espaces adjacents. Son rôle fondamental est d'améliorer l'efficacité énergétique, d'assurer la stabilité des processus, d'augmenter la sécurité et de procurer du confort dans de nombreux secteurs industriels. La science qui la sous-tend vise à contrer les trois modes de transfert de chaleur : la conduction (à travers des matériaux solides ou des fluides statiques), la convection (à travers des fluides ou gaz en mouvement) et le rayonnement (par ondes électromagnétiques). Les matériaux isolants atteignent cet objectif grâce à des structures intégrant de l'air immobile ou d'autres gaz au sein d'une matrice poreuse, fibreuse ou cellulaire, l'air immobile étant un mauvais conducteur (valeur de λ ~0,026 W/m·K). Leur performance est mesurée par la conductivité thermique (valeur de λ), les isolants courants pour bâtiments tels que le EPS, le XPS et la laine minérale ayant des valeurs comprises entre 0,030 et 0,040 W/m·K. La résistance globale au transfert de chaleur est décrite par la valeur R, qui correspond à l'épaisseur divisée par la valeur de λ. Les critères essentiels dans le choix de l'isolation thermique vont au-delà de la valeur R et incluent des facteurs tels que la performance au feu (combustibilité, toxicité des fumées), la résistance à l'humidité (qui peut gravement dégrader les performances si elle est absorbée), la stabilité dimensionnelle, la résistance mécanique et la durabilité sur toute la durée de vie du produit. Dans les bâtiments, elle constitue un élément clé de l'enveloppe, travaillant conjointement avec les pare-air et pare-vapeur afin de créer un environnement confortable, durable et économe en énergie. Dans les applications industrielles, elle permet d'économiser de l'énergie dans les conduites et les récipients, protège le personnel contre les brûlures et maintient les températures de process. Le développement continu de l'isolation thermique vise des performances accrues grâce à la nanotechnologie (par exemple les aérogels), une meilleure durabilité via l'utilisation de matériaux biosourcés et recyclés, ainsi qu'une multifonctionnalité améliorée, comme l'intégration de matériaux à changement de phase pour augmenter la masse thermique.