Теплоизоляция — это совокупность материалов и методов, предназначенных для ограничения передачи тепловой энергии, тем самым поддерживая разницу температур между соседними пространствами. Её основная задача — повысить энергоэффективность, обеспечить стабильность процессов, улучшить безопасность и комфорт в различных отраслях промышленности. Научная основа теплоизоляции заключается в противодействии трём формам теплопередачи: теплопроводности (через твёрдые материалы или неподвижные жидкости), конвекции (через движущиеся жидкости или газы) и излучению (посредством электромагнитных волн). Изоляционные материалы достигают этого за счёт структуры, содержащей неподвижный воздух или другие газы в пористой, волокнистой или ячеистой матрице, поскольку неподвижный воздух является плохим проводником тепла (коэффициент теплопроводности k ≈ 0,026 Вт/м·К). Эффективность измеряется коэффициентом теплопроводности (k-значение); например, для распространённых строительных утеплителей, таких как EPS, XPS и минеральная вата, этот показатель составляет от 0,030 до 0,040 Вт/м·К. Общее сопротивление тепловому потоку описывается значением R, которое определяется как толщина материала, делённая на коэффициент теплопроводности. При выборе теплоизоляции ключевые критерии выходят за рамки значения R и включают такие факторы, как пожарная безопасность (горючесть, токсичность дыма), устойчивость к влаге (которая может серьёзно снизить эффективность при впитывании), размерная стабильность, механическая прочность и долговечность в течение всего срока службы изделия. В зданиях теплоизоляция является важной частью ограждающих конструкций, работая совместно с воздушными и паровыми барьерами для создания комфортной, долговечной и энергоэффективной среды. В промышленности она позволяет экономить энергию в трубопроводах и ёмкостях, защищает персонал от ожогов и поддерживает заданную температуру технологических процессов. Современные разработки в области теплоизоляции направлены на повышение её эффективности с помощью нанотехнологий (например, аэрогелей), улучшение экологической устойчивости за счёт использования биологических и переработанных материалов, а также расширение функциональности, например, путём интеграции материалов с изменяемым фазовым состоянием для увеличения тепловой ёмкости.