氣凝膠由于自身強度低、脆性大、成型困難等缺點，通常需要進行力學增強改性才能獲得實際的應用價值。氣凝膠的力學增強改性可分為無機增強、聚合物增強和有機無機雜化增強。
無機增強
用正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、莫來石纖維為原料，采用溶膠凝膠，超臨界干燥和1200℃高溫裂解工藝制備氣凝膠隔熱復合材料，得到的氣凝膠復合材料加工成型性較好。以硅酸鋁纖維和玻璃纖維為骨架材料，通過常壓干燥制備了纖維復合Si02氣凝膠材料。兩種纖維復合Si02氣凝膠材料耐高溫，具有較高的防火性能和隔熱性能，燃燒性能均達到A級。
聚合物增強
聚合物增強是將高聚物引入到氣凝膠材料骨架或孔洞內，與Si02 顆粒形成有機交聯網絡起到增強的作用，該方法能夠顯著提高氣凝膠的整體性和力學性能，是一種理想的增強方法。氣凝膠的性能主要由其內部孔結構決定，選擇合適的聚合物種類和含量，可有效調控交聯Si02氣凝膠力學和成型性。將親水性的PVA與超疏水Si02氣凝膠結合制備出了隔熱氣凝膠復合材料，該材料利用界面特殊的相互作用很好的保持了氣凝膠的微孔結構。將海藻酸引入到Si02顆粒表面，有效抑制了Si02氣凝膠在干燥時因表面張力作用出現的坍塌現象，制備得到的復合氣凝膠材料具有較高的表面積和孔隙率。具有可燃性的有機聚合物與Si02增強了氣凝膠的骨架，大大提高了材料的韌性和成型性，但同時也降低了復合氣凝膠的阻燃性能。
有機無機雜化增強
將有機材料與無機氣凝膠形成支撐骨架，利用機械強度高的有機材料充當脆性氣凝膠結構的載體，可以增強氣凝膠的機械性能。通過形成包含硅膠骨架和纖維素納米纖維網絡的納米級互穿網絡來增強硅膠氣凝膠，將木醋桿菌在固體瓊脂上生長形成的細菌纖維素，通過凝膠和超臨界干燥后形成了低密度、高比表面積、高孔隙率和低導熱系數，并具有出色彎曲和拉伸性能的增強Si02氣凝膠。在聚酰亞胺增強的Si02氣凝膠結構中加入粘土材料，結果表明，粘土表面的羥基通過與凝膠網絡的共價鍵和氫鍵相互作用能顯著增強材料的模量，并略微減小了材料的比表面積。
