L'isolamento termico si riferisce all'insieme di materiali e tecniche utilizzati per limitare il flusso di energia termica, mantenendo così differenze di temperatura tra spazi adiacenti. Il suo ruolo fondamentale è migliorare l'efficienza energetica, garantire la stabilità dei processi, aumentare la sicurezza e fornire comfort in numerosissimi settori industriali. La scienza alla base dell'isolamento termico consiste nel contrastare i tre modi di trasmissione del calore: conduzione (attraverso materiali solidi o fluidi statici), convezione (attraverso fluidi o gas in movimento) e irraggiamento (attraverso onde elettromagnetiche). I materiali isolanti raggiungono questo obiettivo grazie a strutture che incorporano aria ferma o altri gas all'interno di una matrice porosa, fibrosa o cellulare, poiché l'aria ferma è un pessimo conduttore (valore k ~0,026 W/m·K). Le prestazioni sono misurate dalla conducibilità termica (valore k), con isolanti edilizi comuni come EPS, XPS e lana minerale che presentano valori compresi tra 0,030 e 0,040 W/m·K. La resistenza complessiva al passaggio di calore è descritta dal valore R, che corrisponde allo spessore diviso per il valore k. Tra i fattori chiave da considerare nella scelta dell'isolamento termico vi sono, oltre al valore R, aspetti come le prestazioni al fuoco (infiammabilità, tossicità dei fumi), la resistenza all'umidità (che può gravemente degradare le prestazioni se assorbita), la stabilità dimensionale, la resistenza meccanica e la durata nel corso della vita utile del prodotto. Negli edifici, l'isolamento termico è un componente essenziale dell'involucro edilizio, che opera in sinergia con barriere contro l'aria e al vapore per creare un ambiente confortevole, duraturo ed energeticamente efficiente. In ambito industriale, consente il risparmio energetico in tubazioni e serbatoi, protegge il personale dalle ustioni e mantiene le temperature di processo. Lo sviluppo continuo dei materiali isolanti termici è orientato a prestazioni superiori attraverso la nanotecnologia (ad esempio gli aerogeli), a una maggiore sostenibilità tramite materiali biobased e riciclati, e a una multifunzionalità avanzata, come l'integrazione di materiali a cambiamento di fase per aumentare la massa termica.