Graphentheorie beschreibt Materialien, Strukturen und Prozesse mittels Knoten und Kanten in Netzwerken. In den Materialwissenschaften werden damit z.B. Kristallstrukturen, Diffusionspfade, Rissnetzwerke oder Korngrenzennetzwerke modelliert. Graphbasierte Algorithmen erlauben die Analyse von Konnektivität, Perkolation, Transportwegen und Topologie und werden zunehmend mit maschinellem Lernen zur Vorhersage von Materialeigenschaften gekoppelt.