熱膨脹是指物體的體積或長度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象。熱膨脹可用線膨脹系數(shù)或體膨脹系數(shù)表示，其中線膨脹系數(shù)為溫度改變1℃時材料長度的變化和它在原溫度時長度的比值，體膨脹系數(shù)為溫度改變1℃時材料體積的變化和它在原溫度時體積的比值，不同物質的熱膨脹特性是不同的，有的物質隨溫度變化有較大的體積變化，而另一些物質則相反。通常，固體材料的熱膨脹系數(shù)通常隨溫度升高而加大。熱膨脹的影響因素有溫度和結構。常見工程材料中，高分子材料具有最高的熱膨脹系數(shù)，結晶高聚物和取向高聚物的熱膨脹系數(shù)具有各向異性；陶瓷材料是熱膨脹系數(shù)最低的，由于結構復雜熱膨脹系數(shù)差別很大；金屬材料熱膨脹系數(shù)介于陶瓷和高分子之間。

熱膨脹系數(shù)是材料的基本熱物理參數(shù)之一，是衡量材料的熱穩(wěn)定性好壞的一個重要指標。準確的測量材料線膨脹系數(shù)，對于基礎科學研究、技術創(chuàng)新、工程應用都具有重要的意義。對于高分子材料而言，當其作為結構材料使用時，要考慮熱膨脹；高分子材料的熱膨脹與其體積及分子鏈段的柔順性有關；可以通過玻璃纖維增強或添加填料的方法減小材料的熱膨脹。目前，測定材料線膨脹系數(shù)的方法很多，有示差法（或稱“石英膨脹計法”）、雙線法、光干涉法、重量溫度計法等。

對于耐火材料而言，線膨脹系數(shù)是耐火材料使用時應考慮的重要性能之一。爐窯通常在常溫下砌筑，在高溫下使用時爐體膨脹。為抵消熱膨脹造成的應力，需預留膨脹縫。線膨脹系數(shù)是預留膨脹縫和砌體總尺寸結構設計計算的關鍵參數(shù)，它與材料的抗熱震性、受熱沖擊時材料內部熱應力的分布和大小密切相關。在復合材料和多相材料制造中，必須考慮其線膨脹系數(shù)的匹配和差異對結構、性能的影響。此外，通過對材料線膨脹系數(shù)隨溫度變化曲線的測定，可以進行材料礦物分析、相變、微裂紋的愈合和擴展等的研究。耐火材料線膨脹系數(shù)的常用測量方法是頂桿式間接法和望遠鏡直讀法。此外，新的激光法測定線膨脹系數(shù)也越來越受到重視。