Unter Stimulation versteht man in der werkstoff- und biomaterialorientierten Forschung die gezielte Einwirkung physikalischer oder chemischer Reize auf Materialien oder zellbesiedelte Systeme, um definierte Struktur-, Eigenschafts- oder Funktionsänderungen hervorzurufen. Sie dient sowohl der Grundlagenerforschung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen als auch der Entwicklung funktionaler Werkstoffe und Implantate.

Man unterscheidet insbesondere: elektrische Stimulation (z.B. angelegte Gleich- oder Wechselspannungen zur Modifikation von Leitfähigkeit, Polarisation oder Korrosionsverhalten), biophysikalische Stimulation (Kombination von elektrischen, magnetischen, optischen oder thermischen Feldern) und mechanostimulative bzw. biomechanische Stimulation (gezielte Fernmechanik, zyklische Belastung, Scherströmung) zur Untersuchung des Verformungs- und Ermüdungsverhaltens oder des zellulären Antwortverhaltens auf mechanische Reize.

In der Biomaterialforschung umfasst biomolekulare Stimulation die Bereitstellung definierter Liganden, Wachstumsfaktoren oder degradierbarer Matrizen, um zelluläre Signalwege zu modulieren. Nichtinvasive und tiefe Hirnstimulation sind spezielle Anwendungen, bei denen elektrische oder magnetische Felder über Elektroden oder Spulen genutzt werden, um neuronale Aktivität zu steuern; hier sind Materialauswahl, Elektrodenstabilität, Grenzflächeneigenschaften und Langzeitbiokompatibilität zentral.

Wesentlich für jede Form der Stimulation sind kontrollierbare Parameter (Amplitude, Frequenz, Dauer, Gradienten), reproduzierbare Randbedingungen und eine präzise Charakterisierung der resultierenden Mikrostruktur- und Funktionsänderungen. Stimulation ist damit ein Schlüsselwerkzeug zur aktiven Steuerung von Materialzuständen und zur Entwicklung responsiver, adaptiver Systeme.