Defekte sind Unregelmäßigkeiten in der Struktur eines Materials, die seine perfekte atomare Anordnung stören. Diese Unvollkommenheiten können die physikalischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften von Materialien erheblich beeinflussen. Das Verständnis von Defekten ist für Anwendungen in verschiedenen Branchen, von der Luft- und Raumfahrt bis hin zur Elektronik, von entscheidender Bedeutung.

Defekte werden im Allgemeinen in mehrere Typen eingeteilt: Punktdefekte (wie Leerstellen und Zwischengitteratome), Liniendefekte (wie Versetzungen) und Oberflächendefekte (einschließlich Korngrenzen und Zwillingsgrenzen). Leerstellen sind Positionen im Kristallgitter, an denen Atome fehlen. Versetzungen sind Linien, entlang derer das regelmäßige Atomgitter gestört ist, und sie sind entscheidend für das Verständnis von plastischen Verformungsprozessen. Korngrenzen sind Schnittstellen, an denen Kristalle unterschiedlicher Orientierungen aufeinandertreffen, und sie spielen eine wichtige Rolle in den mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit von Materialien.

Mikrorisse, die oft aufgrund von Spannungen, thermischen Zyklen oder Herstellungsfehlern entstehen, können als Auslöser für größere Risse dienen. Ebenso können prozessbedingte Defekte wie Porosität während der Materialherstellung auftreten und beeinflussen die strukturelle Integrität. Die Dichte und der Typ von Defekten, bekannt als Defektdichte, sind wichtige Parameter, die Materialwissenschaftler steuern müssen, um die gewünschten Leistungseigenschaften sicherzustellen.

Die Untersuchung und Minderung dieser Defekte sind wesentliche Schritte in der Materialwissenschaft. Techniken wie Rasterelektronenmikroskopie (REM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Röntgenbeugung (XRD) werden häufig verwendet, um Defektstrukturen auf verschiedenen Ebenen zu untersuchen. Die Bewältigung von Defekten kann zu Innovationen im Materialdesign führen und zu stärkeren, leichteren und haltbareren Materialien beitragen.