Bakterien sind einzellige, prokaryotische Mikroorganismen, die in der Werkstofftechnik sowohl als Risiko- als auch als Funktionsfaktor eine zentrale Rolle spielen. Ihre Interaktion mit metallischen, polymeren, keramischen und hybriden Werkstoffen beeinflusst Korrosion, Biofouling, Biokompatibilität und bioinspirierte Funktionalisierungen.

Auf technischen und medizinischen Oberflächen bilden Bakterien wie Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis Biofilme. Diese Matrix aus extrazellulären Polymeren modifiziert Grenzflächenenergie, Rauheit und lokale Chemie und kann zu biofilmbedingter Korrosion, Verschlechterung mechanischer Eigenschaften sowie zu Infektionen bei Implantaten führen. Die Kontrolle der bakteriellen Adhäsion ist daher ein zentrales Designkriterium für Implantatwerkstoffe, Kathetermaterialien und Membranen.

Umgekehrt werden Bakterien gezielt zur Entwicklung funktionaler Werkstoffe genutzt. In leitfähigen Hydrogelen können lebende Bakterien in eine polymerbasierte, ionen- und elektronenleitfähige Matrix eingebettet werden. Solche lebenden Verbundsysteme dienen als Biosensoren, biohybride Elektroden oder als aktive Komponenten in bioelektronischen Schnittstellen, wobei bakterielle Stoffwechselaktivität in messbare elektrische Signale umgesetzt wird.

Pflanzenwachstumsfördernde Bakterien werden im Kontext funktioneller Substrate und Beschichtungen für Agrar- und Umweltanwendungen untersucht. Durch Immobilisierung in Gelen oder porösen Trägermaterialien entstehen „lebende“ Oberflächen, die Nährstoffverfügbarkeit, Wurzeladhäsion und Stressresistenz von Pflanzen beeinflussen.

Die präzise Charakterisierung bakterieller Interaktionen mit Werkstoffen – strukturell, mechanisch, chemisch und elektrochemisch – ist damit eine Schlüsselaufgabe für die Entwicklung langlebiger, antibakterieller oder bewusst bakteriell-funktionalisierter Materialien.