Per essere un buon isolante termico, un materiale deve essere resistente alla conduzione, alla convezione e alla radiazione di calore. Un buon isolante è costituito da un materiale opaco, non metallico, privo di una struttura cristallina, e le sue proprietà isolanti possono essere migliorate creando piccole sacche d'aria all'interno della sua struttura.
Il motivo per cui i metalli conducono il calore così bene è che gli atomi metallici hanno una scarsa tenuta sui loro elettroni più esterni. Ciò consente agli elettroni di fluire da un atomo all'altro facilmente e trasportano energia mentre si muovono. Quando un'estremità di un oggetto metallico viene riscaldata, questo aumento di temperatura eccita gli elettroni e li fa scorrere, trasportando il calore lungo l'oggetto e riscaldandolo in modo uniforme. I materiali isolanti come la plastica resistono al flusso di elettroni, riducendo il flusso di calore attraverso il materiale.
Le sacche d'aria sono un altro modo per aumentare l'isolamento. In circostanze normali, l'aria può trasmettere calore per convezione, flussi d'aria creati da differenze di temperatura e pressione. Se le bolle d'aria all'interno di un materiale sono separate l'una dall'altra, tuttavia, questi flussi non possono accadere. Il calore inoltre non può condurre attraverso l'aria intrappolata, riducendo la sua capacità di fluire attraverso il materiale. Cappotti invernali e altri indumenti isolanti spesso utilizzano questa tecnica, così come i materiali isolanti all'interno delle pareti e dei solai delle case residenziali.
