多尺度力学的核心问题研究

我们从多尺度力学的两个核心科学问题出发：(1)从微观到宏观的跨尺度关联；(2)时间和空间尺度的耦合，针对如下五个典型案例进行研究：①从微纳米到宏观的跨尺度力学理论及参数的实验测量;②准脆性材料的变形与灾变破坏机理；③生物材料结构与仿生力学；④纳微系统表界面物理力学；⑤湍流的时空关联模型。本项目将发展跨尺度力学的耦合方法，复杂系统灾变的跨尺度敏感性和时空特征尺度的耦合模型。

多尺度力学是当代科学技术发展的需要，它涉及从分子尺度到连续介质尺度上不同物理机制的耦合和关联。只考虑单个尺度上某个物理机制，不可能描述整个系统的复杂现象。本项目从多尺度力学的两个核心科学问题出发：(1)微观到宏观的跨尺度关联；(2)时间和空间尺度的耦合，针对两类典型问题进行研究：①仿生力学的多尺度耦合行为；②考虑界面效应的跨尺度力学行为。本项目开展了以下十个方面的工作：纳米颗粒与细胞的交互作用、高雷诺生物推进的机理和仿生研究、紫外光化交联对角膜力学性能的影响、年龄对牙微结构及其力学性能的影响、石墨烯及其结构的力学性能、微纳米复合涂层界面的力学行为及其物理机制、金属玻璃的流动失稳、谐振器的反问题、MEMS结构黏附失效和原子力显微镜接触表界面效应、和陶瓷材料的抗热震性能。本项目将发展跨尺度力学的耦合方法，推动多尺度力学的实验技术和计算方法的发展。