Funktionelle Werkstoffe sind Werkstoffklassen, bei denen gezielt physikalische oder chemische Eigenschaften genutzt werden, um definierte Funktionen über die reine Trag- und Schutzfunktion hinaus zu realisieren. Typische Funktionen umfassen elektrische, magnetische, optische, thermische, elektrochemische oder sensorische Antwort auf äußere Stimuli wie Feld, Temperatur, Spannung, Licht oder chemische Umgebung.

Charakteristisch ist das oft stark nichtlineare oder schaltbare Verhalten, etwa Ferroelektrizität, Ferro- und Ferrimagnetismus, Formgedächtniseffekte oder Ionenleitfähigkeit. Beispiele sind piezoelektrische Keramiken für Aktoren und Ultraschallwandler, Formgedächtnislegierungen für adaptive Strukturen, Festkörperelektrolyte in Batterien, magnetokalorische Werkstoffe für Kühlung oder optisch aktive Halbleiter in Photovoltaik und Leuchtdioden.

Die Entwicklung funktioneller Werkstoffe erfordert eine enge Kopplung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen über mehrere Längenskalen, von der Elektronenstruktur über Defektchemie und Mikrostruktur bis hin zu Bauteildimensionen. Synthese- und Verarbeitungstechniken (z. B. Dünnschichtabscheidung, Dotierung, Pulversintern, Additive Fertigung) dienen der gezielten Einstellung von Phasenbestand, Textur, Grenzflächen und Defektdichte.

Wesentliche Forschungsfelder betreffen Stabilität unter Betriebsbedingungen, Degradationsmechanismen, Funktionalisierung durch Nanostrukturierung sowie die Integration in komplexe Systeme wie Sensor‑Aktorsysteme, Energiewandler oder informationstechnische Bauelemente. Funktionelle Werkstoffe bilden damit eine Schlüsselbasis für Energie‑, Informations‑ und Produktionstechnologien der nächsten Generation.