Eine Mikrostruktur ist die Art und Weise, wie ein Material in sehr kleinem Maßstab zusammenkommt. Die Mikrostruktur eines Objekts ist mit bloßem Auge nicht sichtbar, obwohl sich die auf mikroskopischer Ebene vorhandenen Muster auf einer größeren Ebene replizieren können. Diese größere Ebene ist die makroskopische Ebene; es gibt dem Betrachter einen grundlegenden Eindruck vom zugrunde liegenden Design des Materials. Die Mikrostruktur des Objekts bestimmt den Großteil seiner physikalischen Eigenschaften. Es gibt vier Hauptkategorien, in die Materialien aufgrund ihrer Mikrostruktur eingeteilt werden: Keramik, Metall, Polymer und Verbundwerkstoffe.
Die physikalische Struktur eines Materials scheint sich zu ändern, je nachdem, wie genau Sie es betrachten. Wenn ein Objekt auf Armlänge gehalten wird, sieht es anders aus, als wenn es eine Handbreit vom Gesicht einer Person entfernt ist. Das gleiche gilt, wenn ein Objekt unter einem Mikroskop betrachtet wird. Um eine Standarddefinition der Mikrostruktur zu erstellen, beträgt die Vergrößerungsleistung, mit der sie betrachtet wird, nicht mehr als das 25-fache.
Wenn die Struktur mit einer höheren oder niedrigeren Leistung betrachtet wird, sieht sie anders aus. Diese anderen beobachtbaren Strukturen, insbesondere die kleineren, können einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des Objekts haben. Anstatt die Definition der Mikrostruktur zu erweitern, werden die Elemente, aus denen die Mikrostruktur besteht, geändert, um Unterschiede in der zugrunde liegenden Struktur zu berücksichtigen.
Als Beispiel kann die makroskopische Welt betrachtet werden. Wenn ein Autobahnsystem das beobachtete Element wäre, wäre eine Straße die Mikrostruktur. Unterschiedliche Straßen bestehen aus unterschiedlichen Materialien und haben daher unterschiedliche Eigenschaften. Somit wird die Straße in Straßentypen unterteilt.
Im Allgemeinen wird eine Mikrostruktur beobachtet, indem hauchdünne Scheiben des Objekts genommen und unter ein Mikroskop gelegt werden. Diese Scheiben sind so dünn, dass Licht durch sie scheint und die darunterliegende Struktur hervorhebt. Abhängig von dem beobachteten Material können andere Methoden wie Elektronenmikroskopie oder Röntgenstrahlen verwendet werden.
Durch das Sehen der vorhandenen Materialien und durch die Beobachtung der Art und Weise, wie sie interagieren, ist es möglich, vorherzusagen, wie sich ein Material auf makroskopischer Ebene verhält. Bestimmte Materialien haben bestimmte Eigenschaften, so dass sie, wenn sie vorhanden sind, diese Eigenschaften an das Material als Ganzes weitergeben. Ihre zugrunde liegende Struktur zeigt auch, wie sich ein Material verhält. Beispielsweise kann ein Material, bei dem die Struktur in langen, nicht ineinandergreifenden Platten angeordnet ist, zum Brechen oder Biegen neigen.
Diese Eigenschaften kommen zusammen, um dem Material eine breite Klassifizierung zu geben. Diese Klassen geben die grundlegenden Eigenschaften eines Materials an, ohne dass seine tatsächliche Struktur beobachtet werden muss. Drei davon – Keramik, Metall und Polymer – sind reine Ansammlungen einer bestimmten Struktur. Die vierte, zusammengesetzte, ist eine Mischung der drei Grundarten.