保温材料可以是由一种或几种晶相、玻璃相和气相(气孔)组成的非均质多相体系材料，使用温度可从低温、中温至l000℃以上的高温。因此，材料内的热传递过程受
材料的物相组成、性质、数量及其在材料中的分布情况等因素的影响。
隔热耐火材料的气孔率一般都在45%以上。各类矿物棉的气相高达90%以上，也就是说，从体积上看，气相是保温材料的一种主要物相，显然它对保温材料的热导率有举足轻重的影响。为分析方便起见，根据上述玻璃纤维材料的组织结构特点，可把保温材料中的固相与气相的结合形式理想化。即固相与气相以平行板层叠在一起的平行板组合刑、固相连续型及气相连续。
对于保温材料多数金属元素，电阻与热阻的比值约在5～7之间，也有些金属元素，如钙、铝、铟等，具有较大热阻，电阻与热阻比值较小。金属化合物的热导率比金属低。在研制和选择保温材料时，应着眼于多种元素组成的化合物或混合物，其保温效果优于单一元素组成的保温材料。
粒子排列无秩序(实为近程无序，远程有序)的非晶体材料比规则排列的晶体材料热传导性要差。几种物质虽组成相同，但由子形体状态不同，热导率有较大的差异。玻璃体状态的热导率比晶体状态小得多。显然在配制保温材料时，宜选择玻璃体如玻璃棉等各种玻璃纤维制品。此外，晶体中存在的空位、位错或其他晶格缺陷，以及微小晶粒的晶界都会影响声子及电子的平均自由程，有利于减小热导率。
保温材料的气孔的大小和分布显著影响到对流传热过程。一些研究报告指出:当绝热体的孔腔直径足够小时。例如小于0.5mm，可以忽略自然对流传热过程的影响。因此，近年来绝热材料孔隙结构的研究，多致力于发展密闭、均布和微孔的绝热材料或绝热制品。
例如，对于纤维类绝热制品如玻璃棉，正致力于研究减小纤维直径，发展超细纤维，以减小孔隙尺寸。试验和计算结果表明，直径为1.8µm的玻璃纤维，总当量热导率比直径为3.6µm的玻璃纤维小10%。要精确计算多孔材料内部孔隙的对流传热是困难的。所以，主要是研究改善材料的内部孔隙结构，减少绝热层对流传热。近年来，为从根本上解决气体对流传热同题，研究发展了真空结构.把孔隙抽成真空或负压.大大减少了气体传导和对流传热。例如，把玻璃纤维填入真空封闭壳内，理论上可获得的当量热学率可低至0.0043W/(m•k)。
保温材料热辐射也属于电磁波范畴。波谱在0.3～81000µm之间，大部分能量在红外线区段的0.76~20µm范围内。
欲取得良好的绝热效果，必须采取必要的屏蔽措施，以减少辐射形式传递热量。尤其对于高温工况，按斯蒂芬一玻尔兹曼定律，辐射力与绝对温度的四次方成正比温度越高，辐射传热在总体传热中所占的比例越高，所以应注重对热辐射的屏蔽。
从热辐射传递的特点来看，适当提高绝热材料或制品的密度，可以有效地减少热辐射的传递。
保温材料的气孔率和温度对各类绝热材料热导率均有直接影响，温度提高，材料热导率上升。在一定范围内气孔率增加，材料热导率减少。以水泥珍珠岩、岩棉与硅酸钙的热导率与温度的关系，三种保温材料的热导率有明显的差别。但随温度的变化，在给定的容重和温度范围内T＝350℃以下，均呈直线关系。这三种保温材料的气孔率分别为:水泥珍珠岩＝84%;硅酸钙P=91%;岩棉板P=91%。
在不同的工况下，它们的作用不同非晶态相物质的固相导热因子均低于晶态相、硅酸钙固有含晶相对多最多，水泥珍珠岩次之，而岩棉则全山非晶态相物质组成，因而其固相热导率值的大小依次为:岩棉最小，水泥珍珠岩次之，硅酸钙最大。
保温材料密度为单位体积材料的质量 （kg/m³）工程单位制的材料容重，在数值上等于国际单位制的密度。实质上，它们是表示同一物理性能的。
在绝热材料性能中，应该明确容重和密度是两个不同的概念。所谓容重是指在材料内包括了空隙;而密度是指组成该材料的物质的单位体积的重量，它是绝对充实状态，没有任何空隙。容重的大小不仅取决于材料的本身，而且取决于材料的孔隙率，很明显当材料的密度一定时，孔隙率。越大，则容重越小。因此，空隙率。的大小也直接影响到热导率大小。
容重是绝热材料的主要性能指标之一。绝热材料的容重愈小，则其绝热性能愈好;反之.绝热材料的容重愈大，则其绝热性能愈差。但松散材料例外。一般工程中，为节约能源和保温管道支吊架结构用钢.应尽量采用容重小的绝热材料。