Der Begriff Sequenz bezeichnet in den Materialwissenschaften eine geordnete Folge von Einheiten (z.B. Atome, Monomere, Schichten, Prozessschritte), deren Reihenfolge maßgeblich die Eigenschaften eines Systems bestimmt. Sequenzen treten auf mehreren Längenskalen auf, von atomaren Anordnungen bis zu technologischen Prozessketten.

Auf atomarer Ebene beschreibt die Sequenz häufig die Abfolge chemischer Spezies in Polymeren, Oligomeren oder an Oberflächen. Die Sequenzarchitektur (z.B. Block-, Gradient- oder statistische Copolymere) beeinflusst Glasübergang, Kristallisation, Phasenseparation und mechanische Eigenschaften. In Funktionspolymeren bestimmt die monomere Sequenz zudem Transport- und Schalteigenschaften, etwa in ionenleitenden oder halbleitenden Systemen.

In kristallinen und quasi-kristallinen Werkstoffen können Stapelfolgen (stacking sequences) von Gitterebenen oder Schichten beschrieben werden. Unterschiede in der Stapelsequenz (z.B. fcc vs. hcp) führen zu veränderten Defektenergien, Versetzungsmechanismen und damit zu unterschiedlichen Festigkeits- und Verformungseigenschaften. Ebenfalls von Bedeutung sind Sequenzen in Multilagen- und Supergitterstrukturen, bei denen periodische oder aperiodische Abfolgen von Schichten Bandstrukturen, optische und magnetische Eigenschaften steuern.

Auf Prozessebene werden Sequenzen als zeitliche Abfolge von Bearbeitungsschritten (z.B. Wärmebehandlungen, Beschichtungen, mechanische Umformung) modelliert. Die Prozesssequenz bestimmt resultierende Mikrostrukturen und damit die funktionalen Eigenschaften eines Bauteils. In der rechnergestützten Werkstoffentwicklung werden Sequenzen als diskrete Parametervektoren behandelt, deren Optimierung (z.B. mittels Machine Learning) eine zielgerichtete Einstellung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermöglicht.