氣凝膠是一類由凝膠衍生出來的合成多孔超輕材料，其中凝膠的液體成分已被氣體取代，而凝膠結構沒有明顯崩潰。其結果是一種具有極低密度和極低導熱性的固體。氣凝膠可以由各種化學成分制成。硅膠氣凝膠摸起來像脆弱的發泡聚苯乙烯，而一些聚合物基的氣凝膠摸起來像剛性的泡沫。

xxx個有記載的氣凝膠的例子是由塞繆爾-斯蒂芬斯-基斯勒在1931年創造的，這是與查爾斯-利尼德打賭的結果，賭的是誰能用氣體取代果凍中的液體而不引起收縮。

氣凝膠是通過超臨界干燥或冷凍干燥提取凝膠的液體成分而產生的。這使得液體可以被緩慢地干燥，而不會像傳統蒸發那樣導致凝膠中的固體基質因毛細管作用而坍塌。xxx個氣凝膠是由二氧化硅凝膠生產的。Kistler的后期工作涉及基于氧化鋁、鉻和二氧化錫的氣凝膠。碳氣凝膠是在20世紀80年代末首次開發的。

盡管有這個名字，氣凝膠是固體、堅硬和干燥的材料，其物理特性并不像凝膠：這個名字來自于它們是由凝膠制成的事實。輕輕按壓氣凝膠通常不會留下哪怕是輕微的痕跡；更用力地按壓會留下一個xxx性的凹陷。極為用力的按壓會導致稀疏結構的災難性破裂，使其像玻璃一樣碎裂（這種特性被稱為易碎性），盡管更多的現代變體不會出現這種情況。盡管它很容易破碎，但它的結構非常堅固。它令人印象深刻的承重能力是由于樹枝狀的微觀結構，在這種結構中，平均尺寸為2-5納米的球形顆粒被融合成團塊。這些團塊形成了一個幾乎是分形鏈的三維高度多孔結構，孔隙略低于100納米。在制造過程中，孔隙的平均尺寸和密度可以得到控制。

氣凝膠是一種99.8%為空氣的材料。氣凝膠有一個包含氣穴的多孔固體網絡，氣穴占據了材料中的大部分空間。固體材料的匱乏使氣凝膠幾乎沒有重量。

氣凝膠是良好的熱絕緣體，因為它們幾乎抵消了三種傳熱方式中的兩種--傳導（它們主要由絕緣氣體組成）和對流（微觀結構阻止了氣體凈運動）。它們是良好的傳導性絕緣體，因為它們幾乎完全由氣體組成，而氣體是非常差的熱導體。(二氧化硅氣凝膠是一個特別好的絕緣體，因為二氧化硅也是一個很差的熱導體；另一方面，金屬或碳氣凝膠則不太有效)。它們是良好的對流抑制劑，因為空氣不能通過晶格循環。氣凝膠是不良的輻射絕緣體，因為紅外輻射（傳遞熱量）會通過它們。

由于它的吸濕性，氣凝膠感覺很干燥，可以作為一種強大的干燥劑。長期處理氣凝膠的人應戴上手套，以防止皮膚上出現干脆的斑點。

它的輕微顏色是由于納米級樹枝狀結構對較短波長的可見光的瑞利散射。這導致它在黑暗的背景下呈現出煙熏的藍色，在明亮的背景下呈現出淡黃色。

氣凝膠本身是親水的，如果它們吸收了水分，它們通常會發生結構變化，如收縮，并惡化，但可以通過化學處理使它們變成疏水的，從而防止退化。與只有外層疏水層的氣凝膠相比，具有疏水內層的氣凝膠更不容易降解，特別是當裂縫穿透表面時。

氣凝膠的熱導率可能小于它們所含氣體的熱導率。這是由克努森效應引起的，當包含氣體的空腔的大小與平均自由路徑相當時，氣體的熱導率就會降低。實際上，空腔限制了氣體顆粒的運動，除了消除對流之外，還降低了熱導率。

例如，在STP和大容器中，空氣的熱導率約為25 mW-m-1-K-1，但在直徑為30納米的孔隙中則下降到約5 mW-m-1-K-1。

氣凝膠結構由溶膠-凝膠聚合產生，即單體（簡單分子）與其他單體反應，形成溶膠或由粘合、交聯的大分子組成的物質，其間有液體溶液沉積。當該物質被嚴格加熱時，液體蒸發，留下粘結的、交聯的大分子框架。