Der Begriff Gradienten beschreibt eine physikalische Größe, die sich über eine bestimmte Strecke oder ein Volumen ändert. In der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik sind Gradienten von großer Bedeutung, da sie die örtliche Variation von Materialeigenschaften und -verhalten beschreiben.

Ein Konzentrationsgradient bezieht sich auf die Änderung der Konzentration einer bestimmten Komponente innerhalb eines Materials. Dieser Gradient ist oft entscheidend für Diffusionsprozesse und die Materialeigenschaften, insbesondere in Legierungen und Verbundmaterialien.

Der Materialgradient beschreibt die Änderung der Materialzusammensetzung oder -struktur über eine bestimmte Entfernung. Dieses Konzept wird häufig in graduierten Materialien oder Funktionsmaterialien (Functionally Graded Materials, FGM) angewendet. Solche Materialien bieten Vorteile wie verbesserte mechanische Eigenschaften und höhere Beständigkeit gegenüber mechanischem Verschleiß.

Ein Spannungsgradient ist der Unterschied der mechanischen Spannung in einem Material. Diese Gradienten sind kritisch für das Verständnis von Materialverformung und -versagen, insbesondere in Bauteilen, die unter variablen Belastungen stehen.

Zusammen mit diesen typischen Gradienten gibt es auch spezifischere Arten wie den Eigenschaftsgradienten, Lignifizierungsgradienten, und Orientierungsgradient, die jeweils die lokale Veränderung von Materialeigenschaften, Lignifizierung (Verholzung) und Kristallorientierung charakterisieren.

Gradienten spielen auch eine wichtige Rolle bei der Prozesskontrolle und Designmethoden und helfen Ingenieuren und Wissenschaftlern, Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften für spezifische Anwendungen zu entwickeln.