Materialkomplexität
Materialkomplexität bezeichnet die Vielschichtigkeit von Materialien, die aus dem Zusammenspiel von chemischer Zusammensetzung, Mikrostruktur, Verarbeitungswegen und zeitlichen Veränderungen entsteht. Sie führt zu emergenten Eigenschaften und Verhalten, das sich erst aus dem Zusammenspiel verschiedener Skalen ergibt. Die Dimensionen der Materialkomplexität umfassen die Zusammensetzung, die Mikrostruktur, die Herstellungsprozesse sowie die zeitliche Entwicklung und Umweltwechselwirkungen. In vielen Technologien entstehen Multikomponenten-Systeme wie Legierungen oder polymerbasierte Verbunde; Hochentropie-Legierungen zeigen extreme Kompositionsvielfalt. Die Mikrostruktur, bestehend aus Phasen, Körnern, Defekten und Grenzflächen, bestimmt mikroskopische Mechanismen. Die Verarbeitung, etwa Gießen, Schmieden, Wärmebehandlung oder Additive Fertigung, verändert die Struktur und damit die Eigenschaften. Schließlich beeinflussen Alterung, Degradation, Temperatur, Belastung und Umweltreaktionen die Langzeitstabilität.
Zur Erfassung und Vorhersage der Materialkomplexität kommen experimentelle Charakterisierung und computergestützte Modelle zum Einsatz. Multiskalige Ansätze
Die Herausforderungen liegen in der Fragmentierung von Daten, der Interoperabilität verschiedener Softwarewerkzeuge, Unsicherheit in Vorhersagen und