Unter einer Reaktion versteht man in den Werkstoffwissenschaften jede Umwandlung chemischer Spezies, die mit einer Neuverteilung von Elektronen, Bindungen oder Phasen einhergeht und die Eigenschaften eines Systems verändert. Reaktionen bestimmen Synthese, Verarbeitung, Alterung und Versagen von Metallen, Keramiken, Polymeren und Verbundwerkstoffen.

Grundlegend unterscheidet man homogene Reaktionen (in einer Phase, z.B. Lösungen) und heterogene Reaktionen (an Grenzflächen wie Feststoff/Gas oder Feststoff/Elektrolyt). Letztere sind für Korrosion, Katalyse und elektrochemische Energiewandlung zentral. Beispiele sind Gas‑Feststoff‑Reaktionen beim Hochofenprozess oder Schnittstellenreaktionen an Elektroden in Batterien.

In der elektrochemischen Werkstoffforschung spielen Redoxreaktionen eine Schlüsselrolle, etwa Wasserstoffentwicklungs‑, Sauerstoffentwicklungs‑ und Sauerstoffreduktionsreaktion sowie die Wasserspaltung. Ihr Verlauf wird durch Reaktionsmechanismen, Kinetik (Austauschstromdichte, Tafel-Slopes) und Transportprozesse bestimmt.

In der Polymerchemie sind Vernetzungsreaktionen maßgeblich für mechanische und thermische Eigenschaften. In Keramiksystemen und wässrigen Prozessen sind Ausfällungsreaktionen wichtig für Mikrostruktur, Defektchemie und Phasenstabilität. Reaktionen wie die Wasserstoffverbrennung dienen als Referenz für thermodynamische Daten und zur Bewertung von Sicherheit und Beständigkeit von Werkstoffen.

Für die Gestaltung moderner Werkstoffe ist das gezielte Verständnis und die Modellierung von Reaktionspfaden, Aktivierungsenergien und konkurrierenden Nebenreaktionen essenziell, um Stabilität, Effizienz und Lebensdauer systematisch zu optimieren.