气凝胶材料本身具有强度低、脆性高的缺点，为了克服这一缺点，需要对气凝胶材 料进行改性，这是目前最重要的工艺，通过改性可赋予气凝胶材料不同性能。目前 气凝胶材料改性最常用的方法就是掺杂，即加入掺杂剂或者增强／增韧材料，制备 复合气凝胶材料。
复合气凝胶材料的制备方法通常有两种：一种是在凝胶过程前加入掺杂材料；另一种是先制备气凝胶颗粒或者粉末，再加入掺杂材料和黏结剂，经模压或注塑成型制 成二次成型的复合体。常用的掺杂材料有玻璃纤维、莫来石纤维、岩棉、硅酸铝纤 维等。掺杂材料种类的选择主要依气凝胶复合材料的应用目的而定。
气凝胶可与玻璃纤维、陶瓷纤维或者碳纤维进行复合，提高体系的结合力，使表面 不易脆裂粉化。常见的产品如，气凝胶玻璃纤维毡、气凝胶陶瓷纤维毡、预氧化纤 维等，该类产品主要应用于管道炉体等保温隔热，可取代聚氨酯泡沫、石棉保温垫、 硅酸盐纤维等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。
在气凝胶基体材料表面与更高强度与韧性的材料进行复合，可提高整个材料体系的 强度，拓宽更多的应用领域。纯纤维毡虽然有隔热效果，但是表面纤维容易断裂粉 化，造成浮纤或粉末污染，不适合长时间在高温、压缩和振动条件下使用。为解决 该问题，市场上出现了一种新的气凝胶材料复合办法。在气凝胶复合层的外部覆盖 一层更高强度、高韧性的材料如膨体聚四氟乙烯和阻燃 PET 纤维的复合层，这类材 料能够应用在汽车隔热等特殊领域。

气凝胶材料也可用作涂覆材料，在基体表面添加隔热保护。将气凝胶颗粒以及粘合 剂、阻燃剂、发泡剂进行混合制备出气凝胶粘合剂组合物，并在气凝胶涂料表面再 涂覆热反射层面，可大幅提升原材料的耐热性能。
气凝胶材料也可与阻燃剂协同使用，获得更好的阻燃性的同时也能够提高材料的强 度和韧性。有一种 Sb2O3-SiO2 复合气凝胶无机阻燃剂，具有较大的比表面积，其与 塑料，橡胶等高分子聚合物基体产生了牢固的界面粘合力，提高了复合气凝胶阻燃 剂在聚合物熔体中的分散性、流动性，提高了阻燃效果，减少了因添加无机类阻燃 剂给聚合物基体造成的力学性能的损失。
气凝胶材料也可与纺织纤维如无纺布、聚酯短纤、尼龙等制作成衣服面料，该面料 可用于羽绒服、棉袄、户外用品、防火服、宇航服及特种作业服等领域。该材料拥有良好的保温性、隔热性、耐磨性、防水性、防风型，导热系数低于 0.05W/(m〃K)， 比羽绒羊毛导热系数还低。