Mikrokanäle sind künstlich erzeugte, meist linear oder netzwerkartig angeordnete Kanäle mit typischen hydraulischen Durchmessern im Bereich von wenigen Mikrometern bis einigen hundert Mikrometern. Sie werden in und auf Werkstoffen integriert, um gezielt den Transport von Fluiden, Wärme oder Reaktionspartnern zu steuern.

Aus werkstoffwissenschaftlicher Sicht sind drei Aspekte zentral: Fertigung, Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften sowie Struktur‑Funktion‑Beziehungen. Mikrokanäle werden u. a. durch (reaktives) Mikrofusionieren von Metallen, anisotrope Ätzung von Silizium, Laserablation oder additive Verfahren in Polymere, Metalle oder Keramiken eingebracht. Die Wahl des Substratwerkstoffs bestimmt mechanische Stabilität, Temperaturbeständigkeit und chemische Resistenz des Mikrokanalsystems.

Die Strömung in Mikrokanälen ist typischerweise laminar; Grenzflächeneffekte, Benetzbarkeit, Rauigkeit und eventuelle Beschichtungen (z. B. katalytische oder anti-fouling Schichten) dominieren das Verhalten. Die effektive hydraulische und thermische Performance hängt stark von der Geometrie der einzelnen Kanäle und ihrer Kopplung in Mikrokanal‑Netzwerken ab, die etwa in Wärmeübertragern, Brennstoffzellen, Lab‑on‑a‑Chip‑Systemen oder selbstheilenden Verbundwerkstoffen eingesetzt werden.

Für das Design sind skalierende Kennzahlen wie Reynolds‑, Peclet‑ und Nusselt‑Zahl im Mikrobereich anzupassen; zudem gewinnen Diffusions‑, Kapillar‑ und Elektrokinetik gegenüber Trägheitskräften an Bedeutung. Werkstoffseitig stellen thermomechanische Ermüdung, chemische Degradation und Verstopfung (Fouling, Partikeleinschlüsse) zentrale Zuverlässigkeitsfragen dar. Mikrokanäle bilden damit eine Schlüsselarchitektur für die Kopplung von Transportphänomenen mit maßgeschneiderten Werkstoffeigenschaften im Mikro- bis Millimetermaßstab.