Absorption in Werkstoffen

Absorption bezeichnet in der Werkstofftechnik die Aufnahme von Energie oder Teilchen aus einem äußeren Feld oder Medium in das Innere eines Werkstoffs. Sie ist strikt von Adsorption (Anlagerung an Oberflächen) und Reflexion bzw. Transmission zu unterscheiden.

Physikalisch lässt sich Absorption als Umwandlung eingestrahlter oder eindringender Energie in andere Energieformen beschreiben, typischerweise in Wärme, elektronische Anregungen, Gitter­schwingungen oder chemische Bindungsenergie. Beispiele sind die optische Absorption von Photonen in Halbleitern, die Mikrowellenabsorption in dielektrischen oder magnetischen Materialien und die mechanische Energieabsorption bei Aufprallbelastungen.

Die quantitative Beschreibung erfolgt u. a. über den Absorptionskoeffizienten, die Absorptanz bzw. bei solarer Strahlung die Solarabsorptanz, sowie material- und wellenlängenabhängige Größen wie die Laserabsorptivität. In nichtlinearen Regimen (z. B. bei intensiver Laserbestrahlung) treten Effekte wie Mehrphotonen- oder Sättigungsabsorption auf.

Für die Diffusion von Atomen oder Molekülen in Festkörpern ist die Absorption von Wasser (Feuchtigkeitsaufnahme), Gasen (z. B. Wasserstoffabsorption in Metallen) oder Elektrolytlösungen entscheidend. Diese Prozesse beeinflussen Quellung, Korrosion, Wasserstoffversprödung, Leitfähigkeit und Langzeitstabilität von Werkstoffen.

Das gezielte Engineering der Absorption – etwa durch Mikrostrukturierung, Dotierung oder Phasenwahl – ist zentral für Anwendungen wie Solarabsorber, Dämpfungsmaterialien, optische Beschichtungen und Hochleistungsverbundwerkstoffe.

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