一、复杂服役环境下先进材料的多尺度力学行为与损伤演化机理

  高性能材料在冲击、宽温域与多物理场耦合等复杂服役环境下的失效，本质上是一个跨越原子界面到宏观构型的多尺度损伤演化问题，而单一尺度方法难以贯通“原子—微观—宏观”的力学信息传递。融合机器学习原子间势、界面损伤模拟与多尺度连续介质理论，建立了从原子尺度键合与损伤机理到宏观力学响应的贯通性建模能力，揭示了界面断裂的普适标度律，发展了异质材料的连续介质力学理论框架。在此基础上，拟构建复杂服役环境下损伤起源与演化的统一多尺度力学框架，为高性能轻质材料与防护结构设计提供理论支撑。

代表作（时间顺序，一作/通讯）：[JMPS, 2022, 159: 104728]（#一作）、[EML, 2022, 52: 101612]（一作）、[JMPS, 2023, 171: 105132]（一作）、[Nano Lett., 2023, 23(8): 3352-3361]（*通讯）、[Nano Lett., 2024, 24(14): 4256-4264.]（*通讯）、[EML, 2025: 102421]（*通讯）、[JMPS, 2025, 194: 105911]（*通讯）、[IJSS, 2025: 113741]（*通讯）、[EML, 2026: 102474]（一作+*通讯）、[Acta Mater., 2026, 121956]（*通讯）、[Natl. Sci. Rev., 2026: nwag305]（*通讯）；（合作）[Science, 2025, 389(6757): 290-294]。

二、极端多场耦合下材料-结构的疲劳损伤机理与寿命预测

         高温合金轻质结构、电子封装互连等关键构件在循环载荷与热-电等多物理场耦合下服役，其疲劳损伤的萌生与扩展是决定寿命与安全服役的核心科学问题，而多相异质材料在多场耦合、跨尺度条件下的损伤机制与寿命预测理论仍不完善。以相场断裂与晶体塑性有限元为核心，建立了多相异质材料损伤与疲劳的跨尺度建模能力，初步刻画了多场耦合下的裂纹萌生与扩展行为。在此基础上，拟发展宽温域多场耦合疲劳理论与跨尺度寿命预测方法，阐明“多场载荷—多相损伤竞争—寿命”的内在关联，服务于高温合金结构与电子封装互连的抗疲劳设计与寿命评估。

代表作（时间顺序，一作/通讯；含在研）：[Int. J. Therm. Sci., 2023, 183: 107871]（一作）、[Eng. Fract. Mech., 2024, 296: 109837]（*通讯）、[Int. J. Fatigue, 2025, 109166]（*通讯）、[Defence Technology, 2026, 56: 82-293]（*通讯）、[Acta Mechanica Sinica. 2026]。

三、人工智能驱动的材料-结构-功能一体化设计与优化

  增材制造为火箭推力室薄壁结构等复杂构件的材料-结构-功能一体化成形开辟了新途径，但其承力—传热—密封多功能耦合、高维多目标的设计难题，已超出传统试错与经验设计的能力边界，亟需数据与机理深度融合的智能设计新范式。以物理机理为约束、多智能体协同为引擎，构建了贯穿物理信息建模、小样本主动学习优化与生成式逆向设计的智能设计方法体系，研制了融合领域大模型的多智能体协同平台，打通了“生成—预测—验证—合成”的端到端可追溯工作流。在此基础上，拟面向增材制造复杂结构建立材料-结构-功能一体化智能设计平台，实现“预测—优化—逆向设计—打印—验证”闭环，服务于航天推力室、系统级封装等重大装备的高效自主研制。

代表作（时间顺序，一作/通讯；含在研）：[Nat. Commun., 2023, 14: 7027]（*通讯）、[npj Comput. Mater., 2025, 11(1): 228]（*通讯）、[Int. J. Fatigue, 2025, 109166]（*通讯）、[Journal of Materials Informatics, 2026, 6(1)] （*通讯）、[EML, 2026, 102457]（*通讯）；[MGEA, 2026: e70064]（*通讯）、[Transformative Chemistry, 2026: e70014]（*通讯）、（在投）多智能体平台MatterSwarm（*通讯）；（在审）跨条件知识迁移闭环框架（*通讯）；（在审）生成式逆向设计平台MatterGPT（一作）。