由于气凝胶具有极低的密度、高比表面积和高孔隙率，从而表现出独特的光学、热学、声学以及电学性能，使其在航空航天、国防军工、节能环保、石油化工等领域具有广泛的应用。世界上的许多国家竞相开发新型气凝胶材料，使得气凝胶已发展成为一个庞大的家族，如硅气凝胶、碳气凝胶、硫气凝胶、金属气凝胶和氧化物气凝胶等。
在航空航天和国防军工领域，气凝胶的应用具有极大的优势。气凝胶保温材料可作为飞机机舱的隔热层材料，也可作为核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆、蒸发器、锅炉以及复杂的高温蒸汽管路系统的高效隔热材料，可以增强隔热效果，降低舱内温度，增大舱内的使用空间。
2016年11月3日，我国新一代大运力运载火箭“长征”五号在海南文昌卫星发射中心成功首飞，气凝胶新材料就发挥了重要作用：我国研发的高性能纳米气凝胶隔热毡为火箭燃气管路系统提供了有效的隔热保温手段。2017年4月26日，“天舟”一号货运飞船升空时搭载了一个用于物资保存的低温锁柜，打造这个太空“冰箱”的隔热保温材料的主角同样是气凝胶。
在建筑领域，气凝胶的隔热、阻燃、疏水、隔音、减震、环保等优势，非常适合于用作建筑节能墙体材料。在消防领域，应用气凝胶材料可以大幅降低消防衣物器材的重量和体积，延长消防员在火场中的工作时间。在家电领域，应用气凝胶材料可以缩小家电体积，提高节能效果和安全性能。在石油化工领域，应用气凝胶材料可有效减少外保温层的用量，并且由于具有极佳的憎水性而不会腐蚀保温管道，从而可以降低后期的维护费用。将气凝胶保温毡应用于稠油高温注汽开采管道保温和炼化装置介质管线的保温，可有效减少施工对象的体积，从而显著提高管道的排布率。
在城市集中供热中，做好保温工作对保证供热质量，实现节能减排都具有重要的意义。气凝胶直埋保温管可广泛应用于城市集中供热的管道保温，具有十分突出的优点。如气凝胶直埋保温管保温性能好，热损失仅为传统管材的25%。气凝胶直埋保温管占地少，施工快，有利于环境保护，并且使用寿命可达20年。
在电力储能领域，气凝胶保温材料也有用武之地。如在火力发电厂的能量转换过程中，应用气凝胶保温材料可有效降低热能的损失，从而提高热源的利用效率。
我国的气凝胶研究起步较晚，但发展速度很快，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日实施的《纳米孔气凝胶复合绝热制品》国家标准，是我国第一个关于气凝胶材料的国家标准，必将为推动我国的气凝胶产业化发挥积极的作用。
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