Transducer (Wandler) sind Bauelemente, die eine physikalische Größe in eine andere Form von Energie oder Information umwandeln, typischerweise zwischen mechanischen, elektrischen, akustischen, optischen oder thermischen Domänen. In der Werkstofftechnik stehen dabei Struktur–Eigenschafts-Beziehungen im Vordergrund, da die Wandlerperformance direkt von den eingesetzten Funktionsmaterialien abhängt.

Ein zentrales Beispiel sind piezoelektrische Transducer, die mechanische Spannung in elektrische Ladung und umgekehrt konvertieren. Hier bestimmen Kristallstruktur, Domänenstruktur, Texturierung und Defektchemie (z.B. bei PZT, AlN, ScAlN) Kenngrößen wie Kopplungskoeffizient, Permittivität, mechanische Güte und Langzeitstabilität. Analoge Überlegungen gelten für magnetostriktive, elektrostriktive oder optoakustische Wandler.

Interdigitale Transducer (IDT) sind spezielle, meist planare Elektrodenstrukturen, die auf piezoelektrischen Substraten zur Anregung und Detektion von Oberflächenwellen (SAW, Rayleigh-, Love-Wellen) eingesetzt werden. Die Geometrie der interdigitierten Finger (Periodizität, Apertur, Metallisierungsgrad) definiert die Betriebsfrequenz, das Filterverhalten und die Modenselektivität. Werkstoffseitig sind Substratqualität (Einkristall vs. polykristallin), Dünnschichtspannung, Rauheit und Elektromigration der Metallisierungen kritisch.

Oberflächengebundene Wandler und Ultraschallwandler illustrieren die Bedeutung akustischer Impedanzanpassung, Dämpfungslagen und Verbundarchitekturen (z.B. 1–3-Komposite) für Effizienz und Bandbreite. In allen Fällen ist die zuverlässige Kopplung von Feldern und Deformationen – beschrieben durch konstitutive Gleichungen und Randbedingungen – der Schlüssel zur Auslegung. Moderne Entwicklungen fokussieren auf bleifreie Funktionskeramiken, integrierbare Dünnschichten, Hochtemperatur- und Hochfrequenz-Transducer sowie multiphysikalische Co-Simulation zur materialsensitiven Bauteiloptimierung.