In der Werkstoffwissenschaft bezeichnet der Begriff Derivat eine chemische Verbindung, die formal aus einer Ausgangssubstanz durch Substitution, Addition oder Modifikation funktioneller Gruppen abgeleitet ist. Im Gegensatz zu Legierungen oder Mischungen liegt bei Derivaten eine definierte molekulare Strukturveränderung vor, die gezielt genutzt wird, um Eigenschaften systematisch zu variieren.

Phenolische Derivate, KR-12‑Derivate (Peptidfragmente) oder Sialinsäurederivate sind typische Beispiele, bei denen durch Einführung oder Austausch von Substituenten (z. B. Alkyl-, Aryl-, Halogen-, Carboxyl- oder Sulfogruppen) Polarität, Ladungsverteilung, Wasserstoffbrückenfähigkeit und Sterik kontrolliert werden. Diese Strukturmodifikationen beeinflussen maßgeblich thermische Stabilität, Glasübergangs- und Schmelztemperatur, Löslichkeit, Reaktivität sowie Wechselwirkungen mit Polymermatrices, Füllstoffen oder biologischen Umgebungen.

In der Polymer- und Hybridwerkstoffentwicklung dienen Derivate als systematische Variationsreihe, um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu etablieren. So ermöglichen etwa gezielt funktionalisierte phenolische Derivate eine Feinabstimmung von Vernetzungsdichte, Flammschutz oder Adhäsion. Sialinsäurederivate werden genutzt, um Oberflächen mit definierten biointeraktiven Eigenschaften (Zelladhäsion, Proteinadsorption) auszustatten.

Wissenschaftlich sind Derivate zentral für das rationale Design neuer Werkstoffe: Durch sequenzielle Ableitung und Vergleich eng verwandter Strukturen lassen sich quantitative Struktur-Eigenschafts-Beziehungen (QSAR/QSPR) aufbauen, die Vorhersagen zur Performance in Beschichtungen, Kompositen, Membranen oder biomedizinischen Anwendungen erlauben.