在人类历史发展的过程中，新材料的发现和发明对人类文明起到了至关重要的推动作用。目前对人类历史的一种粗略划分方式就是以材料名称划分的：石器时代，青铜时代和铁器时代。进入20世纪以来，人类科技的快速发展也让新材料层出不穷。最近有一种材料创下了15项“世界之最”，其最耀眼的性能就是超轻与隔热，并因此在各个工业领域展现出了令人惊叹的应用潜力，这种物质就是气凝胶。
气凝胶是一种密度非常小的固体材料，因为密度太小，所以也被誉为“冻住的烟雾”“固态空气”“蓝烟”等。它是一种纳米级的多孔结构凝胶，其孔隙由气体填充，具有密度极低、透明度高、隔热性能优异等特点。要得到它，首先需要制备湿凝胶，再将里面的溶剂全部抽取出来同时保证其形状不改变，就能得到一个气凝胶了。
1931年，加利福尼亚州太平洋学院的Kistler教授首先采用超临界干燥技术制得了人类历史上的首个有记录的气凝胶。这个技术的关键在于超临界流体的奇特性质。当溶剂在特定的温度和压力下，到达液态和气态临界点，成一种超临界流体，处于超临界状态的溶剂无明显表面张力，从而可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构。
气凝胶具有三维网络结构，类比于多孔海绵，只是海绵的空隙肉眼可见，而气凝胶空隙结构为纳米尺寸。目前制得的气凝胶孔隙率一般在80% ~ 99.8%，典型孔洞尺寸在50 nm范围内。它的密度比任何其他物质都要小，真空状态下甚至比空气还要小。如果把最轻的气凝胶放在盛开的鲜花上，花蕊都不会被压弯。
中国的科学家最近利用含有石墨烯和碳纳米管的水溶液成功制备了全碳气凝胶，它是目前世界上密度最小的固体物质。这种气凝胶的密度为0.16mg/cm3，只有空气密度的1/6。气凝胶同时具有三维纳米骨架结构，其各向异性三维网络连接处保证了其具有高弹性，正因为如此，它可以承受很大的压力而不会受到破坏。
气凝胶隔热就从热对流、热辐射、热传导三方面入手，其独特的结构使其具备了以下三种隔热的“武器”：“零对流”效应、“无穷热隔板”效应、“无穷长路径”效应。用火焰枪炙烤气凝胶，放置于其上的蜡笔并不会融化，这说明了气凝胶的优秀隔热能力。
气凝胶已经从最初的SiO2气凝胶发展成为庞大的气凝胶家族。气凝胶材料按照组分不同可分为单组和多组分气凝胶，其在各个领域都有着广泛的应用前景。其中，最让人瞩目的就是在航空航天领域，由于孔隙率高、高比表面积、低密度、绝热性能好等优异理化性质，已经成功应用在长征火箭系列，火星车以及宇航服等。
最近浙江大学研究团队发明的比羽绒服更保暖“北极熊毛衣”登上顶刊杂志《科学》。科学家通过模拟北极熊毛的多孔结构，复合弹性热塑材料制备出一种封装气凝胶的超保暖人造纤维，真正实现了将保暖的气凝胶穿在身上。不过要注意的是，目前市场上很多商家在冬季来临之际，也纷纷给衣服打上“气凝胶”的名号，标榜防寒能力，但实际的保温能力却往往不如人意。
此外，在吸附分离方面，气凝胶由于其内部结构类似于海绵，拥有很强的吸附能力。“碳海绵”可以任意调节形状，弹性也很优异，被压缩80%后仍可恢复原状。全碳气凝胶能够吸附达到自身重量900倍的石油，每年在海面上都有发生大量原油污染而无法处理，因此将来可以用来制造吸附石油的工具。
气凝胶在电力和化学方面也具有重要应用，多孔碳气凝胶的三维网络结构不仅可以形成电荷运输的高端导电通道，同时也可以作为掺杂或包覆各种有机或无机活性材料的骨架，在化学生产中一旦作为催化剂固定床，就能大大增加催化反应面积，从而增加化学反应速率。
最后，由于气凝胶具有高孔隙率，同时还具有生物机体相容性及可生物降解特性，因而在医学领域具有广泛用途。当然，气凝胶领域还不够成熟，还需要开展大量的研究工作，例如凝胶在陈化（液体固化处理）过程中所发生的物理化学变化不清楚，各种制备参数对其性质的影响规律尚有待进一步的探索，可塑造性不强。但是相信在未来，气凝胶这种神奇的材料将为人类创造更加健康、智能、可靠和美好的生活环境。