エアロゲル
ナノサイズ分子の共有結合から構成され、高い気孔率(50%以上。細孔径は100 nm以下)をもつ。表面積は400 - 1000 m/g以上におよぶ。
不織炭素繊維にレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ゲル(RFゲル)をしみ込ませ、熱分解させるなどして作られた合成紙状のエアロゲルは、コンデンサーの電極や脱イオン化電極として応用される。約800 m/g以上におよぶ大きな比表面積を利用して、数千ファラドにおよぶ大容量コンデンサ(スーパーキャパシタ)の製造に使用される。容量104 F/gおよび77 F/cmを達成した例も報告されている。
カーボンエアロゲルを構成するグラファイトは250 nmから14.3 μmの波長では光を0.3 %しか反射せず、太陽熱を集めるのに効率が良い。また導電性がある。黒鉛粒子の代わりにカーボンナノチューブで作られたカーボンエアロゲルは、高弾性率をもつ。これらはケブラーより強い炭素繊維に紡ぐことができ、特異な電気特性をもつ。
ほかにも、火星探査機および宇宙服の断熱材として使用した。
素粒子物理学分野では、チェレンコフ光検出器として使用されている。つくば市、高エネルギー加速器研究機構 (KEK) の筑波実験棟にあるベル検出器のエアロジェルカウンターは、このような応用のひとつである。検出器にエアロゲルを使用する理由は、低屈折率をもつ透明な物質、というベル実験に必要な条件を満たすことによる。実験において判別される1 - 3.5 GeV/cの領域の運動量をもつK中間子とパイ中間子でチェレンコフ光を発生させるためには、屈折率1.02 - 1.05の物質が必要とする。通常、この屈折率は液体と気体の中間であり、低温液体や圧縮気体を使用しても実現が難しい。
レゾルシノール・ホルムアルデヒド・エアロゲル(フェノール=ホルムアルデヒド樹脂に化学的性質が似ているポリマーからなる)は、カーボンエアロゲル製造時の前駆体や、大きな表面積が必要な場合に有機的な断熱材として使われる。他の有機物ポリマーに比べ、比表面積が非常に大きいのが特徴である。
金属エアロゲルのナノ複合材は、湿潤ゲルに貴金属や遷移金属などイオンを含む溶液をしみ込ませることにより得られる。湿潤ゲルは、ガンマ線の照射などによりナノ粒子を析出する。このような複合材料の用途として、たとえば触媒、センサー、電磁遮蔽、廃棄物処理がある。ナノサイズの炭素-白金触媒は、燃料電池としての応用を目指して研究されている。