Substrāts ir pamatā esošais materiāls vai materiāla slānis, uz kura tiek veikti citi materiāli vai procesi. Tas var ietvert jebko, sākot no zemes dzīļu virsmām lauksaimniecībā, uz kurām audzē augus, līdz silīcija pusvadītāju slāņiem, ko izmanto kā pamatu elektrisko ķēžu un šūnu vai citu bioloģisku vidi, uz kurām darbojas fermenti, veidošanai. Termins substrāts bieži tiek lietots medicīnā un mikroshēmu ražošanā, taču tas ir izplatīts arī ģeoloģijā un citos dabas procesos.
Silīcija substrāts, bez šaubām, ir viena no vissarežģītākajām sintētiskajām struktūrām, kas ražotas mikrometru un nanometru mērogā. Mikroshēmu un saules bateriju konstrukcijās tiek izmantoti vairāki horizontāli slāņi, un 2011. gada tipiskajai mikroshēmai ir vairāki funkcionāli substrāti vai slāņu pamati virs tiem. Pusvadītāju materiāls sākas ar ierīces tranzistoru slāni, kuru papildina starpsavienojuma slānis ar ierīces slāni virs tā. Starp šīm sekcijām tiek pievienoti gan izolācijas, gan metalizācijas substrāta slāņi, kā arī savienojošie slāņi, lai visa konstrukcija būtu kopā un funkcionāla. Savstarpēji saistītu horizontālo un vertikālo slāņu izpēte, veidojot trīsdimensiju mikroshēmu kuba formā, ir nākamais solis uz priekšu atmiņas un apstrādes ātruma palielināšanā.
Atšķirībā no ķēdes ražošanas, fermentu substrāts jau ir dabiska trīsdimensiju forma. Fermenti ir olbaltumvielu molekulas, kas darbojas kā katalizators bioķīmijā. Nikotīnamīda adenīna dinukleotīds (NADH) ir B3 vitamīna koenzīma piemērs, kas cilvēka organismā piesaistās šūnu substrātam. Pēc tam enzīms izmaina aktīvo substrāta vietu, kurā tas saistās, un šī substrāta daļa tiek atbrīvota kā reakcijas produkts. Tā kā pats enzīms šajā procesā nemainās, tas pēc tam pārvietojas uz citām vietām, lai turpinātu nodrošināt būtiskas reakcijas, piemēram, šūnu elpošanu un enerģijas ražošanu organismā.
Ģeoloģiskie procesi substrātus bieži dēvē arī par zemes garozas vecuma un sastāva noteikšanas metodi. Apakšējie iežu nogulumu slāņi, ko bieži dēvē par slāņiem, tiek uzskatīti par vecākiem un bieži satur agrīnus pārakmeņojušos dzīvības piemērus uz Zemes, ja tie tika nogulsnēti horizontāli un nav apgāzti klimata ietekmē. Līdzīgi pētījumi, kas veikti, pētot dziļos slāņus ledus loksnēs Antarktīdā, tiek izmantoti, lai noteiktu atmosfēras uzbūvi tālā pagātnē, izmantojot ledus substrātā iesprostotas gāzes, kā arī ledus laikmeta periodus Zemes klimata vēsturē. Saistītie procesi tiek izmantoti, lai analizētu augsnes substrāta augšējos 6 collas (15.24 centimetrus), lai noteiktu barības vielas, ūdens aizturi, iesprostoto gaisu un tā tālāk, lai noteiktu augsnes auglību optimālai ražas augšanai.