Der Begriff Struktur bezeichnet in den Materialwissenschaften die räumliche Anordnung von Atomen, Phasen und Poren über mehrere Längenskalen hinweg, von der atomaren bis zur makroskopischen Ebene. Struktur ist damit ein übergeordneter Begriff, der sowohl die Kristallstruktur (Gitterstruktur der Atome), die Mikrostruktur (Körner, Phasen, Ausscheidungen, Defekte) als auch meso- und makroskopische Strukturen wie zellulare, schalenartige oder gitterartige Bauweisen umfasst.

In vielen technischen Werkstoffen sind hierarchische Strukturen realisiert: Atomgitter und Versetzungen bestimmen lokale Eigenschaften, während Kornform, Phasenverteilung und Porosität die Mikrostruktur und damit Festigkeit, Zähigkeit oder Leitfähigkeit prägen. Darüber hinaus definieren gezielt gestaltete leichte Strukturen, etwa truss- oder latticestrukturen, sowie zellulare Strukturen (Schäume, Wabengefüge) makroskopische Steifigkeits‑, Dämpfungs- und Energieabsorptionscharakteristika.

Bei funktionalen Systemen wie Batterien oder Brennstoffzellen spielen Elektrodenmikrostrukturen (Verteilung von aktiver Phase, Binder und Porenraum) eine zentrale Rolle für Transport- und Reaktionskinetik. Kern-/Schalenstrukturen in Partikeln oder Fasern erlauben die Kombination unterschiedlicher chemischer und mechanischer Eigenschaften in einem Bauteil.

Mikrostrukturell konstruierte Werkstoffe nutzen gezieltes Gefügedesign (z.B. Gradienten, texturierte Körner, zweiphasige Architekturen), um ein gewünschtes Eigenschaftsprofil zu erzielen. Die quantitative Gefügeanalyse liefert hierfür metrische Parameter (Korngrößenverteilung, Phasenanteile, Topologie der Poren), welche die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen formal beschreiben und modellieren.

Somit bildet Struktur den zentralen konzeptionellen Rahmen, über den sich Zusammensetzung, Herstellungsroute und resultierende Eigenschaften konsistent verknüpfen lassen.