Aggregation bezeichnet in der Werkstoffkunde den irreversiblen oder schwer reversiblen Zusammenschluss von Atomen, Ionen, Molekülen, Clustern oder Partikeln zu größeren Einheiten durch physikalische oder chemische Wechselwirkungen. Sie unterscheidet sich von bloßer Assoziation durch eine meist stabile, energetisch begünstigte Konfiguration.

Auf atomarer Skala umfasst Aggregation z.B. die Bildung von Clustern bei der Keimbildung, Segregation an Korngrenzen oder die Metallaggregation während der Ausscheidungshärtung. Hier wird die Aggregation typischerweise durch Diffusion gesteuert und hängt stark von Temperatur, chemischem Potenzial und Gitterfehlern ab.

Im mesoskopischen Bereich beschreibt Aggregation das Zusammenlagern von Kolloiden oder Nanopartikeln. Man unterscheidet häufig diffusionsbegrenzte Cluster-Aggregation (DLCA) und reaktionsbegrenzte Aggregation (RLCA). Bei DLCA ist die Diffusion der geschwindigkeitsbestimmende Schritt, sodass offene, fraktale Aggregate entstehen; bei RLCA limitiert eine endliche Haftwahrscheinlichkeit die Wachstumsrate, was zu kompakteren Strukturen führt.

Das Aggregationsverhalten beeinflusst zentrale Werkstoffeigenschaften, etwa mechanische Festigkeit (z.B. durch Partikelcluster), optische Eigenschaften (Plasmonik von aggregierten Metallnanopartikeln), elektrische Leitfähigkeit (Perkolationsnetzwerke) und rheologische Eigenschaften von Suspensionen. Steuerung von Oberflächenchemie, Ladungszustand, Dispergiermitteln und Prozessparametern ist daher entscheidend, um unerwünschte Aggregation zu unterdrücken oder gezielt funktionale Aggregate zu erzeugen.