Unter Convertern versteht man im werkstofftechnischen Kontext Bauelemente und Systeme, die eine Energieform kontrolliert in eine andere umwandeln. Beispiele reichen von thermoelektrischen Modulen über piezoelektrische Aktoren bis zu elektrochemischen Energieumwandlern wie Batterien und Brennstoffzellen. Zentrales Gestaltungselement sind die eingesetzten Funktionswerkstoffe, deren elektronische, ionische, mechanische oder thermische Eigenschaften den Wirkungsgrad und die Betriebsgrenzen der Converter bestimmen.

Werkstoffseitig stehen drei Aspekte im Vordergrund: Transportprozesse (Elektronen-, Ionen-, Wärme- und Stofftransport), Struktur‑Eigenschafts‑Beziehungen (Kristallstruktur, Korngrenzen, Phasenzusammensetzung, Defektchemie) und Stabilität unter Betriebsbedingungen (Korrosion, Diffusion, Ermüdung, Phasenumwandlungen). Basiskonverter wie Gleichrichter, Inverter oder DC‑DC‑Wandler basieren typischerweise auf Halbleitermaterialien (Si, SiC, GaN), bei denen Bandstruktur, Dotierung und Defektkonzentration gezielt eingestellt werden.

Ein zentrales Forschungsthema ist die Kopplung mehrerer physikalischer Felder in multifunktionalen Energieumwandlern, etwa elektro‑thermo‑mechanische Kopplung in piezoelektrischen und ferroelektrischen Keramiken oder elektrochemisch‑mechanische Kopplung in Festkörperbatterien. Neben hohen Umwandlungsgraden gewinnen Rohstoffverfügbarkeit, Nachhaltigkeit sowie die Degradationsmechanismen über den Lebenszyklus an Bedeutung. Moderne Converter‑Konzepte integrieren daher werkstoffbasiertes Design mit simulationsgestützter Optimierung von Mikrostruktur und Grenzflächen.