Kondensatoren sind passive, zweipolige Bauelemente, die elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichern. Werkstoffwissenschaftlich besteht ein Kondensator typischerweise aus zwei leitfähigen Elektroden, getrennt durch ein Dielektrikum. Die Kapazität C wird im Idealfall durch C = ε₀ ε_r A / d beschrieben, wobei ε_r die relative Permittivität des Dielektrikums, A die Elektrodenfläche und d der Elektrodenabstand ist. Zentrale Kenngrößen sind Kapazität, Spannungsfestigkeit, Verlustfaktor (tan δ), Leckstrom und Temperatur‑ bzw. Frequenzabhängigkeit.

Aus werkstofflicher Sicht bestimmen die dielektrische Konstante, die Durchschlagsfestigkeit und die chemische sowie mechanische Stabilität des Dielektrikums die erreichbare Energiedichte (½ C U²), Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Klassische dielektrische Kondensatoren nutzen Polymer‑, Keramik‑ oder Glasmaterialien; Tantalkondensatoren verwenden ein Ventilmetalloxid (Ta₂O₅) als hochpermittives, formiertes Dielektrikum. Antiferroelektrische Keramiken werden zur Realisierung feldinduzierter, stark nichtlinearer Kapazitäten und hoher Energiedichten erforscht.

Superkondensatoren (Supercaps) stellen eine Grenzklasse zwischen Kondensatoren und elektrochemischen Speichern dar. Sie basieren meist auf elektrischer Doppelschichtbildung und/oder Pseudokapazität an hochoberflächigen Elektroden, typischerweise porösen Kohlenstoffmaterialien. Neuere Entwicklungen adressieren kohlenstofffaserbasierte und faserförmige Kondensatoren, die strukturelle Multifunktionalität (Lasttragfähigkeit und Energiespeicherung) sowie Integration in Textilien oder Leichtbaustrukturen ermöglichen.

Für Anwendungen – von Entstörung und Signalfilterung bis zu Leistungsanpassung und kurzzeitiger Energiespeicherung – sind materialspezifische Trade‑offs zwischen Energiedichte, Leistungsdichte, Zyklenfestigkeit, Temperaturverhalten und Integrationsfähigkeit entscheidend. Die gezielte Auswahl und Entwicklung von Elektroden‑ und Dielektrikamaterialien bleibt daher ein zentrales Forschungsfeld.