Selbstheilende Materialien sind Werkstoffe, die in der Lage sind, durch innere Mechanismen entstandene Schäden (z. B. Risse, Kratzer, Delaminationen) autonom oder teilautonom zu reparieren. Ziel ist es, die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Bauteilen zu erhöhen und Wartungsaufwand zu reduzieren.

Grundsätzlich wird zwischen intrinsischer und extrinsischer Selbstheilung unterschieden. Intrinsische Systeme nutzen reversible chemische Bindungen (z. B. reversible kovalente Bindungen, supramolekulare Wechselwirkungen, Diels–Alder-Reaktionen) oder physikalische Mechanismen wie Kettenmobilität in Polymeren. Hier entsteht die Heilung durch lokale Reorganisation des Materials selbst, häufig aktiviert durch Temperatur, Feuchtigkeit oder Licht.

Extrinsische Systeme integrieren separate Heilungsagenten, etwa Mikrokapseln, Mikrovasculaturen oder Hohlfasern, die Monomere, Harze oder Korrosionsinhibitoren enthalten. Bei Rissbildung werden die Reservoirs zerstört, der Heilungsagent tritt aus und reagiert mit einem eingebetteten Härter oder mit der Umgebung, sodass der Riss gefüllt und mechanisch überbrückt wird.

Wesentliche Kennzahlen sind der Heilungsgrad (Verhältnis wiederhergestellter zu ursprünglichen Eigenschaften, z. B. Festigkeit oder Zähigkeit), die Anzahl möglicher Heilungszyklen, die Heilungskinetik sowie die Langzeitstabilität der Heilungsfunktion. Anwendungen reichen von Strukturverbunden in der Luft- und Raumfahrt über selbstheilende Beschichtungen für Korrosionsschutz bis hin zu flexibler Elektronik und Energiespeichern.

Aktuelle Forschungsfelder umfassen mehrskalige Selbstheilung (Mikro- bis Makrorisse), die Kombination von Selbstheilung mit zusätzlicher Funktionalität (z. B. Selbstdiagnose, Sensierung) sowie die Übertragung von Konzepten aus der Biologie auf synthetische Werkstoffe.