在熱量傳遞過程中增加熱阻以減少熱損失的技術措施。機械工程中通常是在傳熱壁面上附加一層低熱導率的輔助層來增加熱阻，這一輔助層也就是熱絕緣層。熱絕緣的措施和材料是根據不同的要求選擇的。
習慣上把常溫下熱導率小於0.2W/(m·K)的材料稱為熱絕緣材料，或稱保溫材料、隔熱材料。有些熱絕緣材料直接利用其自然狀態，例如石棉、軟木和鋸屑等，但大多數熱絕緣材料是經過特殊加工後所得到的產品，例如巖棉、礦渣棉、微孔矽酸鈣、泡沫混凝土、膨脹脹珍珠巖、膨脹蛭石和泡沫塑料等。這些人造的熱絕緣材料都是多孔性結構的材料。孔隙中的空氣處於靜止狀態，空氣的導熱能力很低，因此這類材料的熱導率很低，具有良好的熱絕緣性能。在選擇熱絕緣材料時，除瞭熱絕緣性能外，還必須註意材料的力學性能、耐高溫的能力和吸收水分的能力。
對於管道的熱絕緣，增加絕緣層的厚度會提高導熱熱阻。但是絕緣層厚度增加，使外側對流換熱的表面積增大，因而會減小對流換熱熱阻，所以加厚絕緣層並不一定能減少熱損失。在給定的熱絕緣材料（即熱導率k給定）和給定的對流換熱系數h的條件下，相應於總熱阻為最大時的最小管道絕緣層外徑稱為臨界絕緣直徑，它等於2k/h。因此在管道熱絕緣設計中絕緣層直徑必須大於臨界絕緣直徑。
為瞭貯存液氫、液氦等超低溫液體，有一種用於很低溫度（低於-250℃）的特殊的熱絕緣技術。由多層間隔的高反射率材料組成絕熱結構，並利用遮熱板的原理大大削弱層間的輻射換熱。整個系統被抽成真空，最大限度地減少空氣的導熱。這種超級熱絕緣的熱導率可以低到0.3mW/(m·K)。遮熱板是在兩輻射換熱表面之間增設的一層薄板。這層薄板在整個系統中並不帶走任何熱量，隻是在熱流通路中增添瞭熱阻。高反射率的材料制成的遮熱板具有較高的熱阻。例如，在兩塊黑度為0.8的平行平板之間設置一層黑度為0.05的遮熱板，可使輻射換熱量減少為原來的1/27。加裝多層遮熱板效果更為顯著。遮熱板的原理還廣泛應用於高溫爐的熱絕緣等方面。