Der Begriff Uptake bezeichnet allgemein die Aufnahme von Atomen, Ionen oder Molekülen in ein System und ist in der Werkstoffforschung sowohl für anorganische als auch für biologisch-materialnahe Systeme relevant. Er umfasst unterschiedliche Mechanismen wie physikalische Adsorption, chemische Bindung, Diffusion in das Volumen sowie aktive transportgetriebene Prozesse.

In metallischen und keramischen Werkstoffen beschreibt Uptake typischerweise die Aufnahme von Gasen oder Legierungselementen in Oberflächen- und Randzonen oder in das Volumen. Beispiele sind Wasserstoffaufnahme in Stählen (relevant für Wasserstoffversprödung) oder Sauerstoffaufnahme in Hochtemperaturwerkstoffen, die Oxidbildung, Phasengleichgewichte und mechanische Eigenschaften beeinflusst. Die Uptakerate wird durch Temperatur, Konzentrationsgefälle, Mikrostruktur, Defektdichte und Oberflächenzustand bestimmt und lässt sich häufig mit diffusionsbasierten Modellen (z.B. Ficksche Gesetze) beschreiben.

Im biologisch orientierten Kontext, etwa bei Pflanzen-Metallaufnahme oder Schadstoffaufnahme, umfasst Uptake Prozesse wie Endozytose, Transport über Membranproteine und Bindung an Zellwände oder Chelatbildner. Für die Materialwissenschaft ist dies etwa bei der Bewertung von Nanomaterialien, der Phytosanierung kontaminierter Böden oder bei bioinspirierten Sorbentien relevant. Hier bestimmen Bindungsaffinität, Speziation, pH-Wert und Konkurrenzionen die Uptake-Kapazität.

Quantitativ wird Uptake durch Sorptionsisothermen, Durchdringungstiefenprofile oder Massenbilanzmodelle beschrieben. Ein präzises Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen ist essenziell für die Auslegung korrosionsbeständiger Legierungen, effizienter Sorptionsmaterialien und sicherer, bioverträglicher Werkstoffe.