Der Begriff Formgedächtnis bezeichnet die Fähigkeit bestimmter Werkstoffe, nach scheinbar plastischer Verformung ihre ursprüngliche Makroform bei einer geeigneten thermischen oder magnetischen Anregung wiederherzustellen. Grundlage ist eine reversible, diffusionslose martensitische Phasenumwandlung zwischen einer hochsymmetrischen Austenitphase und einer niedrigsymmetrischen Martensitphase.

Im Einweg-Formgedächtniseffekt wird der Werkstoff im martensitischen Zustand unterhalb der Martensit-Finish-Temperatur verformt. Beim anschließenden Erwärmen über die Austenit-Finish-Temperatur nimmt er seine ursprüngliche, im Austenit eintrainierte Form wieder ein, ohne beim Abkühlen selbsttätig in diese Form zurückzukehren. Beim zweiwegigen Formgedächtniseffekt wird durch thermomechanisches Training ein stabiler Formwechsel zwischen zwei definierten Geometrien beim zyklischen Durchfahren der Umwandlungstemperaturen etabliert.

Neben thermisch aktivierten Formgedächtnislegierungen (z.B. NiTi, Cu-basiert) existieren magnetische Formgedächtnis-Werkstoffe, bei denen ein äußerer Magnetfeldgradient die Reorientierung von Zwillingsvarianten in der martensitischen Phase auslöst und damit makroskopische Dehnungen erzeugt. Für mikro- und nanoskalige Anwendungen werden Formgedächtnisdünnschichten eingesetzt, die über Dünnschichtdeposition (Sputtern, PVD) auf technischen Substraten prozessiert und in Aktoren, Mikroventilen oder adaptiven Optiken integriert werden.

Wesentliche Werkstoffkennwerte umfassen Umwandlungstemperaturen (M_s, M_f, A_s, A_f), maximal erzielbare Formänderung, Zyklenstabilität, funktionelle Ermüdung und die Kopplung zwischen mechanischer, thermischer und ggf. magnetischer Anregung. Das Verständnis der mikrostrukturellen Mechanismen – insbesondere Zwillingsbildung, Variantenselektion und Defektakkumulation – ist zentral für das gezielte Design zuverlässiger Formgedächtnissysteme.