Der Begriff Gruppe wird in der chemischen Werkstoffforschung überwiegend im Sinne chemischer Gruppen verstanden, d. h. definierter Atomverbände innerhalb eines Moleküls oder Netzwerks, die eine charakteristische elektronische Struktur und damit typische Reaktivität aufweisen. Solche Gruppen bestimmen maßgeblich die Eigenschaften von Polymeren, Oberflächen, Sol-Gel-Netzwerken, Hybridmaterialien und Funktionsschichten.

Funktionelle Gruppen sind spezifizierte Gruppen (z. B. Hydroxyl‑, Carboxyl‑, Amino‑ oder Silan-Gruppen), deren Präsenz und Konzentration mechanische, thermische, optische oder chemische Eigenschaften steuert. In Polymeren kontrollieren sie etwa Glasübergang, Vernetzungsgrad und Adhäsion; auf Oberflächen regulieren sie Benetzbarkeit, Ladungszustand und Bindung zu Biomolekülen oder Katalysatoren.

Eine wichtige Unterkategorie bilden nichthydrolysierende Gruppen, etwa alkylische oder perfluorierte Reste an anorganischen Zentren (z. B. in Organosilanen). Sie sind gegenüber Wasser und typischen Prozessbedingungen chemisch stabil und werden genutzt, um Hydrolysestabilität, Hydrophobie oder chemische Beständigkeit zu erhöhen, ohne das anorganische Grundgerüst zu zersetzen. Der gezielte Austausch hydrolysierbarer gegen nichthydrolysierende Gruppen erlaubt die Anpassung von Netzwerkdichte, Porosität und Degradationsverhalten.

Im werkstoffwissenschaftlichen Kontext ist daher die Gruppenanalyse – die qualitative und quantitative Erfassung vorhandener chemischer Gruppen – eine zentrale Aufgabe. Methoden wie NMR, FTIR, XPS oder Titration werden eingesetzt, um Gruppentypen und ‑dichten zu bestimmen und diese mit makroskopischen Materialeigenschaften zu korrelieren. Dadurch wird die rationale Entwicklung funktionaler Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften ermöglicht.