Unter Defekten versteht man in kristallinen und amorphen Festkörpern Abweichungen von einer idealen, periodischen Atomanordnung. Solche Gitterdefekte bestimmen maßgeblich mechanische, elektrische, optische und diffusionstechnische Eigenschaften von Werkstoffen und sind daher zentrales Gestaltungselement in der Werkstoffentwicklung.

Man unterscheidet typischerweise nach ihrer räumlichen Ausdehnung: Punktdefekte (z. B. Leerstellen, Zwischengitteratome, Substitutionsatome, Sauerstoffleerstellen in Oxiden), linienförmige Defekte (Versetzungen), flächenhafte Defekte (Korngrenzen, Zwillingsgrenzen, Stapelfehler) und volumhafte Defekte (Poren, Ausscheidungen, Risse). Die Versetzungsdichte und Versetzungsdynamik kontrollieren plastische Verformung, Kriech- und Ermüdungsverhalten, während Punktdefekte u. a. Diffusion, Leitfähigkeit und Oxidationsverhalten beeinflussen.

Die Defektanalyse und Defektcharakterisierung erfolgt mittels Methoden wie TEM, EBSD, XRD, PAS, EPR oder Atomsondentomographie. Dadurch lassen sich Defektarten, -konzentrationen, -verteilungen und -wechselwirkungen quantifizieren. Basierend darauf wird Fehler‑ bzw. Defektengineering betrieben: gezielte Einstellung von Defektpopulationen durch Legieren, Wärmebehandlung, Verformung oder Strahlungsbestrahlung zur Optimierung von Festigkeit, Duktilität, Ionen- oder Elektronenleitfähigkeit.

In modernen Werkstoffkonzepten werden Defekte nicht nur toleriert, sondern bewusst genutzt, etwa zur Verfestigung (Versetzungsansammlung, Stapelfehler), zur Funktionalisierung von Halbleitern (Dotierstoffdefekte) oder zur Aktivierung ionischer Leitfähigkeit (Sauerstoffleerstellen in Perowskiten). Eine präzise quantitative Beschreibung von Defekten ist damit Voraussetzung für ein mechanistisches Verständnis und das gezielte Design hochperformanter Werkstoffe.