Aerogele sind hochporöse, ultraleichte Festkörper, die typischerweise durch Sol-Gel-Prozesse mit anschließender überkritischer oder schonender Trocknung hergestellt werden. Charakteristisch sind extrem hohe Porositäten (>90 %), sehr geringe Dichten (bis <0,01 g/cm³) und große spezifische Oberflächen (oft >500 m²/g). Die Poren liegen überwiegend im Nano- bis Mesoporenbereich und bilden ein zusammenhängendes dreidimensionales Netzwerk.

Strukturell bestehen Aerogele aus kolloidal vernetzten Primärpartikeln oder Nanofasern, z. B. auf Basis von Silica, Kohlenstoff, Polymeren (z. B. Polyurethan-Aerogele) oder anorganischen Oxiden wie CeO₂-Aeromaterialien. Durch Einbringen von Nanopartikeln oder Fasern entstehen Verbund- bzw. Hybrid-Aerogele, etwa graphene- oder carbonbasierte Aerogele und poröse Aeromaterialien mit maßgeschneiderten elektrischen, thermischen oder katalytischen Eigenschaften.

Die Kombination aus geringer Wärmeleitfähigkeit, einstellbarer mechanischer Steifigkeit und chemischer Funktionalisierbarkeit macht Aerogele für Hochleistungs-Dämmstoffe, Katalysatorträger, Energiespeicher (Elektroden, Superkondensatoren), Adsorptionsmedien und Sensorik attraktiv. Bioinspirierte Aerogele nutzen hierarchische Naturvorbilder (z. B. Holz- oder Perlmuttstrukturen), um Mechanik und Funktion zu optimieren.

Aktuelle Forschungsfelder umfassen die Skalierung kosteneffizienter Trocknungsmethoden, die Verbesserung der Bruchzähigkeit spröder Silica-Aerogele, die Entwicklung flexibler polymerer und faserbasierter Aerogele sowie die gezielte Poren- und Oberflächenmodifikation für selektive Transport- und Reaktionsprozesse.