Düsen sind Strömungselemente, die der gezielten Führung, Beschleunigung oder Formgebung eines Fluidstroms dienen. Werkstoffwissenschaftlich sind sie Schnittstellen zwischen Strömungsmechanik, Thermodynamik und Werkstofftechnik, da Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit und Werkstoffauswahl die Funktion entscheidend beeinflussen.

Zentrale Kenngrößen sind Druckverlust, Strömungsregime (laminar/turbulent), Austrittsgeschwindigkeit, Spray- bzw. Strahlcharakteristik sowie chemische und thermische Beständigkeit. In vielen Anwendungen, etwa bei Heizöl‑Vormischbrennerdüsen, müssen Düsen sowohl präzise Tropfengrößenverteilungen als auch hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit gewährleisten. Hier bestimmen Werkstoffwahl (z.B. hochlegierte Stähle, Nickelbasislegierungen oder Keramiken) und Fertigungsverfahren (Präzisionsbohren, Mikroerodieren, Laserbearbeitung) die Dauerfestigkeit und Verstopfungsneigung.

Variable Düsenöffnungen erlauben die Anpassung des Massenstroms und der Strahlform an wechselnde Betriebsbedingungen. Dies erfordert verschleißarme Werkstoffe und tribologisch optimierte Paarungen, um Erosion (durch Partikel), Kavitation und thermomechanische Ermüdung zu minimieren. Oberflächenmodifikationen wie Hartstoffschichten oder texturierte Oberflächen werden eingesetzt, um Nasshaftung, Randablösung und Benetzungsverhalten zu kontrollieren.

In der Forschung stehen die Kopplung von CFD-Simulationen mit werkstoffmechanischen Modellen, die Charakterisierung von Erosions- und Korrosionsmechanismen sowie die Entwicklung additiv gefertigter Düsen mit komplexen inneren Strömungskanälen im Fokus.