Kavitäten (Hohlräume) sind lokal begrenzte, meist gas- oder vakuumgefüllte Volumenbereiche innerhalb eines Festkörpers oder an Grenzflächen. Sie treten in Metallen, Keramiken, Polymeren und Verbundwerkstoffen auf und können sowohl gezielt gestaltet als auch unerwünschte Defekte sein.

In der mechanischen Werkstoffkunde sind Kavitäten zentral für Schädigungs- und Bruchprozesse. Unter thermomechanischer Belastung entstehen und wachsen Mikrokavitäten bevorzugt an Inhomogenitäten wie Ausscheidungen, Partikel‑Matrix-Grenzflächen oder Korngrenzen. Diese Hohlraum-Evolution (Nukleation, Wachstum, Koaleszenz) steuert duktile Bruchmechanismen und Kriechschädigung. Partikelfüllte Hohlräume, etwa Oxid- oder Karbidpartikel in Metallen, beeinflussen Spannungs- und Dehnungsverteilungen und damit die Stabilität der Kavitäten.

In funktionalen Werkstoffen haben Kavitäten auch gezielte Aufgaben. In dielektrischen oder supraleitenden Strukturen definieren Hohlräume Resonanzvolumina, z.B. in Radiofrequenzkavitäten für Teilchenbeschleuniger, in denen elektromagnetische Felder hohe Güten und definierte Eigenfrequenzen erreichen müssen. Ähnlich bilden optische Kavitäten zwischen reflektierenden Grenzflächen stehende Lichtwellen und sind damit Grundlage von Lasern, Resonatoren und hochauflösender Spektroskopie.

Experimentell werden Kavitäten u.a. mittels Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgen-Computertomographie und Ultraschall charakterisiert. Numerisch werden ihre Entstehung und ihr Wachstum durch Kontinuumsmodelle (Porenschädigung, Gurson-Typ-Modelle), Phasenfeld- und Molekulardynamiksimulationen beschrieben. Die gezielte Kontrolle von Kavitäten, von der Defektminimierung bis zur maßgeschneiderten Resonatorgeometrie, ist ein Schlüsselaspekt moderner Werkstoffentwicklung.