Treibstoffe (Propellants) sind energiereiche Stoffsysteme, die chemische oder physikalisch gespeicherte Energie in gerichteten Schub umwandeln. Aus werkstoffwissenschaftlicher Sicht stehen Zusammensetzung, Phasenstruktur, thermomechanische Eigenschaften und Alterungsmechanismen im Vordergrund.

Man unterscheidet primär flüssige, feste und hybride Treibstoffe. Flüssige Treibstoffe bestehen typischerweise aus getrennt gespeicherten Oxidations- und Reduktionsmitteln (z. B. LOX/Kerosin, LOX/LH₂). Werkstofftechnische Herausforderungen sind Korrosionsbeständigkeit, Kryo- und Hochtemperaturverhalten der Tank‑ und Leitungswerkstoffe sowie die Kompatibilität mit hochreaktiven Medien.

Feste Treibstoffe sind meist mehrphasige Verbundwerkstoffe aus Oxidator (z. B. Ammoniumperchlorat), metallischem Brennstoff (Aluminium) und polymerem Binder (z. B. HTPB). Entscheidend sind Mikrostruktur, Porosität und Bindemittelchemie, da sie Brennrate, mechanische Integrität und Rissausbreitung während Lagerung und Betrieb bestimmen. Relevante Kennwerte sind Elastizitätsmodul, Bruchzähigkeit, thermische Ausdehnung und Sensitivität gegenüber Schlag, Reibung und Temperaturgradienten.

Alterungseffekte – etwa Oxidation, Entnetzung des Binders oder Kristallwachstum des Oxidators – führen zu Degradation der mechanischen und ballistischen Eigenschaften. Charakterisierung erfolgt mittels Thermoanalytik (DSC, TGA), mechanischer Prüfung (DMA, Zug‑/Druckversuch) und mikrostruktureller Analytik. Sicherheitsaspekte wie thermische Stabilität, Selbstentzündungstemperatur und Deflagration‑zu‑Detonation‑Übergänge sind integraler Bestandteil der werkstofflichen Bewertung von Treibstoffen.