Verfügbarkeit von Werkstoffen und Substanzen

Der Begriff Verfügbarkeit beschreibt in den Materialwissenschaften den Anteil eines Stoffes, der unter gegebenen thermodynamischen, chemischen, biologischen oder mechanischen Bedingungen tatsächlich zur Reaktion, Funktionserfüllung oder zum Transport beiträgt. Er unterscheidet sich von der bloßen Stoffmenge, da nur jener Teil als verfügbar gilt, der zugänglich und ausreichend mobil ist.

In der Werkstofftechnik umfasst Verfügbarkeit mehrere Ebenen: (1) Thermodynamische Verfügbarkeit beschreibt, ob ein Stoff in der relevanten Phase oder Oxidationsstufe vorliegt (z.B. gelöstes Ion vs. fest gebundene Phase). (2) Kinetische Verfügbarkeit bezieht sich auf Diffusions- und Reaktionsraten, etwa bei Korrosionsprozessen oder Dotandendiffusion in Halbleitern. (3) Strukturelle Verfügbarkeit ist durch Porosität, Grenzflächen, Defekte und Bindungszustände bestimmt und steuert z.B. Katalysatoraktivität oder Speicherkapazitäten.

Im biologischen und biomedizinischen Kontext ist die Bioverfügbarkeit eine spezielle Form der Verfügbarkeit: Sie bezeichnet den Anteil eines Wirkstoffes oder Ions, der nach Applikation in den systemischen Kreislauf oder an den Wirkort gelangt. Für bioaktive Materialien (z.B. resorbierbare Implantate, Drug-Delivery-Systeme) ist die kontrollierte Bereitstellung und Freisetzung – also die zeitlich-räumliche Verfügbarkeit – entscheidend für Wirksamkeit und Sicherheit.

Die präzise Quantifizierung von Verfügbarkeit erfordert gekoppelte thermodynamisch-kinetische Modelle sowie Oberflächen- und Strukturanalytik. Für das Design moderner Funktionswerkstoffe, Energiespeicher, Katalysatoren und Biomaterialien ist die gezielte Steuerung der Verfügbarkeit einzelner Komponenten eine zentrale Entwurfsgröße.

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