In der Werkstoffwissenschaft bezeichnet der Begriff Muster (patterns) räumlich oder zeitlich geordnete Verteilungen physikalischer Größen, etwa von Dichte, Zusammensetzung, Kristallorientierung, Oberflächentopographie oder Spannungsfeldern. Solche Muster entstehen durch fundamentale Transport‑, Phasen‑ und Strukturbildungsprozesse und sind sowohl für die Funktionalisierung von Werkstoffen als auch für deren Charakterisierung zentral.

Man unterscheidet grob zwischen intrinsischen und extrinsisch erzeugten Mustern. Intrinsische Beispiele sind Korngefüge, Lamellen in eutektischen Legierungen oder hyperuniforme Strukturen in bestimmten amorphen und kolloidalen Systemen, deren Fluktuationsstatistik zwischen kristalliner Ordnung und Zufallsverteilung liegt. Extrinsische Muster werden gezielt durch Bearbeitung generiert, etwa periodische Oberflächenstrukturen, laserinduzierte periodische Oberflächenstrukturen (LIPSS, inklusive hochfrequenter LIPSS), oder Kirigami‑Muster, bei denen gezielte Schnitte und Faltungen die makroskopische Deformationsfähigkeit bestimmen.

Muster dienen zudem als Informationsträger in der Werkstoffanalyse. Specklemuster, die aus der kohärenten Beleuchtung rauer Oberflächen resultieren, werden in der digitalen Bildkorrelation zur vollfeldlichen Verformungs‑ und Spannungsmessung genutzt. Moiré‑Muster entstehen durch Überlagerung von Gitterstrukturen und ermöglichen hochauflösende Verschiebungs‑ und Dehnungsmessungen. Kikuchi‑Muster in der Elektronenbeugung liefern präzise Informationen über Kristallorientierung und Defektstrukturen. Tropfen‑Trocknungsmuster („coffee‑ring“-Effekt) geben Aufschluss über Kolloidtransport und Grenzflächeneffekte.

Das gezielte Design und die quantitative Analyse von Mustern verbinden experimentelle Methoden (Mikroskopie, Streuung, Oberflächenmetrologie) mit numerischer Simulation und statistischer Physik. Musterbildung ist damit eine zentrale Querschnittskomponente für die Entwicklung funktionaler Oberflächen, mechanischer Metamaterialien und optischer sowie elektronischer Bauelemente.