热膨胀是指物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。热膨胀可用线膨胀系数或体膨胀系数表示，其中线膨胀系数为温度改变1℃时材料长度的变化和它在原温度时长度的比值，体膨胀系数为温度改变1℃时材料体积的变化和它在原温度时体积的比值，不同物质的热膨胀特性是不同的，有的物质随温度变化有较大的体积变化，而另一些物质则相反。通常，固体材料的热膨胀系数通常随温度升高而加大。热膨胀的影响因素有温度和结构。常见工程材料中，高分子材料具有较高的热膨胀系数，结晶高聚物和取向高聚物的热膨胀系数具有各向异性；陶瓷材料是热膨胀系数较低的，由于结构复杂热膨胀系数差别很大；金属材料热膨胀系数介于陶瓷和高分子之间。
热膨胀系数是材料的基本热物理参数之一，是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。准确的测量材料线膨胀系数，对于基础科学研究、技术工程应用都具有重要的意义。对于高分子材料而言，当其作为结构材料使用时，要考虑热膨胀；高分子材料的热膨胀与其体积及分子链段的柔顺性有关；可以通过玻璃纤维增强或添加填料的方法减小材料的热膨胀。目前，测定材料线膨胀系数的方法很多，有示差法（或称“石英膨胀计法”）、双线法、光干涉法、重量温度计法等。
对于耐火材料而言，线膨胀系数是耐火材料使用时应考虑的重要性能之一。炉窑通常在常温下砌筑，在高温下使用时炉体膨胀。为抵消热膨胀造成的应力，需预留膨胀缝。线膨胀系数是预留膨胀缝和砌体总尺寸结构设计计算的关键参数，它与材料的抗热震性、受热冲击时材料内部热应力的分布和大小密切相关。在复合材料和多相材料制造中，必须考虑其线膨胀系数的匹配和差异对结构、性能的影响。此外，通过对材料线膨胀系数随温度变化曲线的测定，可以进行材料矿物分析、相变、微裂纹的愈合和扩展等的研究。耐火材料线膨胀系数的常用测量方法是*杆式间接法和望远镜直读法。此外，新的激光法测定线膨胀系数也越来越受到重视。
