由于氣凝膠具有極低的密度、高比表面積和高孔隙率，從而表現出獨特的光學、熱學、聲學以及電學性能，使其在航空航天、國防軍工、節能環保、石油化工等領域具有廣泛的應用。世界上的許多國家競相開發新型氣凝膠材料，使得氣凝膠已發展成為一個龐大的家族，如硅氣凝膠、碳氣凝膠、硫氣凝膠、金屬氣凝膠和氧化物氣凝膠等。
在航空航天和國防軍工領域，氣凝膠的應用具有極大的優勢。氣凝膠保溫材料可作為飛機機艙的隔熱層材料，也可作為核潛艇、蒸汽動力導彈驅逐艦的核反應堆、蒸發器、鍋爐以及復雜的高溫蒸汽管路系統的高效隔熱材料，可以增強隔熱效果，降低艙內溫度，增大艙內的使用空間。
2016年11月3日，我國新一代大運力運載火箭“長征”五號在海南文昌衛星發射中心成功首飛，氣凝膠新材料就發揮了重要作用：我國研發的高性能納米氣凝膠隔熱氈為火箭燃氣管路系統提供了有效的隔熱保溫手段。2017年4月26日，“天舟”一號貨運飛船升空時搭載了一個用于物資保存的低溫鎖柜，打造這個太空“冰箱”的隔熱保溫材料的主角同樣是氣凝膠。
在建筑領域，氣凝膠的隔熱、阻燃、疏水、隔音、減震、環保等優勢，非常適合于用作建筑節能墻體材料。在消防領域，應用氣凝膠材料可以大幅降低消防衣物器材的重量和體積，延長消防員在火場中的工作時間。在家電領域，應用氣凝膠材料可以縮小家電體積，提高節能效果和安全性能。在石油化工領域，應用氣凝膠材料可有效減少外保溫層的用量，并且由于具有極佳的憎水性而不會腐蝕保溫管道，從而可以降低后期的維護費用。將氣凝膠保溫氈應用于稠油高溫注汽開采管道保溫和煉化裝置介質管線的保溫，可有效減少施工對象的體積，從而顯著提高管道的排布率。
在城市集中供熱中，做好保溫工作對保證供熱質量，實現節能減排都具有重要的意義。氣凝膠直埋保溫管可廣泛應用于城市集中供熱的管道保溫，具有十分突出的優點。如氣凝膠直埋保溫管保溫性能好，熱損失僅為傳統管材的25%。氣凝膠直埋保溫管占地少，施工快，有利于環境保護，并且使用壽命可達20年。
在電力儲能領域，氣凝膠保溫材料也有用武之地。如在火力發電廠的能量轉換過程中，應用氣凝膠保溫材料可有效降低熱能的損失，從而提高熱源的利用效率。
我國的氣凝膠研究起步較晚，但發展速度很快，取得了一系列重要成果，有些甚至走在了世界的前列。2018年9月1日實施的《納米孔氣凝膠復合絕熱制品》國家標準，是我國第一個關于氣凝膠材料的國家標準，必將為推動我國的氣凝膠產業化發揮積極的作用。
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