Pyrolyse bezeichnet die thermische Zersetzung kohlenstoffhaltiger Feststoffe oder Flüssigkeiten unter Ausschluss oder starkem Mangel an Sauerstoff. Im Gegensatz zur Verbrennung läuft Pyrolyse nicht oxidativ ab, sondern führt primär zur Spaltung chemischer Bindungen und zur Bildung von Gasen, kondensierbaren Ölen und festen Kohlenstoffrückständen (Koks, Char).

Für die werkstoffbezogene Anwendung sind Heizrate, Endtemperatur, Verweilzeit sowie Atmosphäre (Inertgas, Vakuum, reaktive Gase, Plasma) entscheidend. Diese Parameter steuern Ausbeute und Zusammensetzung der Phasen und damit Porosität, Mikrostruktur und Restspannung im entstehenden Material. Typische Temperaturbereiche liegen zwischen 300–1200 °C, abhängig von Precursor und Zielmaterial.

In der Werkstofftechnik spielt Pyrolyse eine Schlüsselrolle bei der Herstellung keramikbasierter Verbundwerkstoffe und Kohlenstoffwerkstoffe. Ein prominentes Beispiel ist die Precursor Infiltration and Pyrolysis (PIP), bei der polymere Vorstufen in Fasergewebe infiltriert und anschließend pyrolisiert werden, um Keramiken wie SiC oder SiCN in situ zu erzeugen. Wiederholte Infiltrations‑/Pyrolysezyklen verdichten die Matrix und reduzieren die Porosität.

Varianten wie thermische Pyrolyse, Plasmapyrolyse oder Flammen‑Sprühpyrolyse erlauben die gezielte Synthese nanoskaliger Pulver, Funktionsschichten oder poröser Kohlenstoffstrukturen. Neben der Werkstoffsynthese dient Pyrolyse auch der Charakterisierung (thermogravimetrische Analyse) sowie der gezielten Modifikation organischer Binder, Matrixpolymere und natürlicher Precursoren (z. B. Biomassepyrolyse zur Erzeugung von Aktivkohlen oder Kohlenstofffasern).