Funktionale Anwendungen nutzen spezifische physikalische oder chemische Eigenschaften von Werkstoffen über reine Tragfunktion hinaus, etwa elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus, Ionenleitfähigkeit, Katalyse oder Formgedächtnis. In der Werkstoffwissenschaft umfasst dies Sensoren, Aktoren, Energiespeicher, Katalysatoren, Biomaterialien und intelligente Oberflächen. Erforderlich sind präzise Struktur-Eigenschafts-Kontrolle, Langzeitstabilität und oft Mehrfeld-Kopplungen.