تتضمن عملية تطوير المواد الحرارية باستخدام الكيمياء الفوق جزيئية إنشاء مركبات عضوية عالية الأداء تحتوي على وظائف معينة. يتم استخدام التقنيات الكيميائية فوق الجزيئية لتصميم وتصنيع هذه المركبات، مما يتيح التحكم في توزيع الوظائف المختلفة على سلسلة البوليمرات. يتم إجراء هذه العملية باستخدام التفاعلات الكيميائية التي تنشئ روابط قوية بين الجزيئات الصغيرة، مثل التركيب الحلقي الصلب، ورد الفعل التركيبي، أو التراص الذاتي للربط.
وتتضمن بعض الخصائص الحرارية المواد التي يتم تطويرها بهذه الطريقة مثل الاستقرار الحراري عالي ومعامل الانبثاث الحراري المنخفض، وهذه تجعلها مناسبة للاستخدام في درجات الحرارة العالية والتطبيقات الصناعية الصعبة.
