一、杨教授，您兼具深厚的力学背景和广阔的材料研究视野。在您看来，当前“力学”与“材料”，特别是与复合材料学科的交汇点，正孕育哪些最重要的创新机遇？这对于我们从“仿制跟踪”走向“原始创新”有何启示？

材料是社会进步的标志，也是科技发展的物质基础。特别是复合材料的出现和应用，成为众多工业领域的颠覆性技术，例如，航空工业中复合材料的使用量已经成为大型飞机及各种飞行器的标志性关键指标。在每一种新材料的设计、研制、测试和应用中，力学都发挥了重要的作用。材料与力学的融合创新已经成为当前科技发展的重要驱动力。我们也看到，力学原理设计、数智模拟优化、应用场景仿真等研究的提前介入，使得新材料研究范式发生根本性变革，大大推动了新材料的创新设计和研制效率。复合材料的科学发展和工业应用历程充分说明了这一点。

谈到复合材料力学对于原始创新的启发，我想除了材料与力学的交叉融合推动了复合材料在各行各业的应用所带来的直接技术进步和产业升级以外，还有复合材料自身的思想和原理带给我们的创新思维启发。材料通过复合或组合方式使其物理性能和功能达到最佳，甚至产生原材料不具备的新性能。我们处在科技飞速发展的人工智能时代，学科交叉、知识融合已经成为科技创新的主要特色与驱动力。如何在巨量的已有知识海洋中推陈出新，复合材料的思想原理可以给我们很好的启发。目前迅速发展的人工智能技术从底层逻辑上说明了复合或组合是科技创新新范式的主要特征。

二、杨教授，“多尺度计算力学”是您研究的核心之一，也是破解复合材料“结构-性能”关系的关键利器。能否请您用相对通俗的语言，分享一个您团队利用多尺度方法解决实际科研或工程难题的典型案例，并谈谈其中最大的挑战和突破是什么？

力学已经成为一支科技创新的主力军。这主要是力学的本身特性决定的。力学原理化、定量化、模型化的优势和渗透到各个工程领域的交叉融合特点，使得力学成为众多领域的关键角色和创新力量。例如，在新材料、新医药、新能源方面已经有许多原始创新研究。我相信在未来海、陆、空的开发研究和重大工程中，力学能够继续发挥基础性和引领性的重要作用。

复合材料具有多层级的微细宏观结构，是多尺度力学的主要园地。从分子尺度到细观结构再到宏观性能，如何打通从原子到结构的全链条预测，是复合材料最核心的科学问题之一。我们团队这几年一直在做多尺度计算力学，从分子动力学模拟到细观单胞分析再到宏观连续介质力学，这个跨尺度的桥梁一旦真正建立起来，材料的设计就不再是试错，而是有据可依的技术路径。

我举一个碳集合体复合材料力学性能研究的例子。许多关键结构中面临一个核心矛盾：要导电性好，同时要机械强度高，这两个要求往往互相排斥。怎么解决？研究团队从多尺度思路入手——在微观层面，用分子动力学模拟碳材料本身的导电和力学行为；在细观层面，构建碳集合体的导电网络模型，研究石墨微片的取向如何影响材料电阻；在宏观层面，建立连续介质力学的本构模型，预测整个结构在实际工况下的应力分布和失效模式。

我们发展了从分子动力学到连续介质力学的跨尺度建模技术。其意义在于，以前做一个新材料、新结构可能要反复做实验，需要很长时间，现在可以在计算机上先做一轮虚拟实验，把材料的力学和电学性能预测出来。这不仅深刻理解了材料内部的相互作用机理，而且加快了材料研制步伐。这就是多尺度计算力学的价值。在我们最近的光敏材料的制备过程中，也采用了相同的技术路线。

三、杨教授，智能材料和生物材料涉及复杂的多场耦合效应，是国际前沿热点。在您的研究中，认为目前制约这些先进材料从实验室走向大规模应用的最大瓶颈是什么？是理论模型、制备工艺还是计算仿真能力？

智能材料和生物材料涉及力、热、电、化、光等多物理场的耦合效应。比如水凝胶这种材料，你给它一个化学刺激，它会产生力学响应；给它一个光刺激，它又会有不同的变形行为。这种感知-响应一体化的特性，为仿生结构、软体机器人、柔性电子等提供了全新的设计维度。这是材料多物理场耦合带来的新问题。我们最近研究的光敏材料粘-超弹性本构模型，就是解决光诱发材料变形、材料变形影响光传播的光-力耦合问题，并把不同层级分子链行为的耦合机制纳入到一个统一的理论框架中。

先进材料从实验室走向大规模实际应用，需要科技工作者做出多方面的努力。我认为最重要的是做好理论模型、制备工艺和计算仿真三者之间的紧密关联。

智能材料和生物材料涉及复杂的多场耦合效应，目前的理论基础需要深入研究。比如智能软材料化学-力学耦合，涉及相变、扩散、大变形等多个非线性过程同时发生，传统的连续介质力学框架处理起来非常吃力。科学家们提出了一些新的本构模型，比如考虑链间滑移和链段伸长耦合效应的粘-超弹性模型等。数据驱动的方法也在发展中。但这还只是开始。

实验室里能做出性能优异的样品，不等于能在大规模生产中保持一致的性能。智能材料的性能往往对制备条件极其敏感——温度差一点点、湿度变一点点，出来的材料性能就可能天差地别。从能做出来到能稳定地大批量做出来，这中间有一条很长的路。

目前虽然发展了多尺度计算方法，但计算成本、计算准确度、模型真实度方面仍有待改进。一个真实尺度的智能结构，如果要同时考虑多个物理场和多尺度的耦合效应，如何在保证精度的前提下大幅度提高计算效能，是计算力学面临的重大挑战。

模型、工艺和计算问题是相互缠绕的——理论模型不完善，计算仿真就没有可靠的理论基础；计算能力跟不上，理论模型就无法在大尺度上验证；制备工艺不稳定，理论模型和计算结果就缺乏实验数据的校准。打通这三者之间的壁垒，是智能材料和生物材料真正走向工程应用的关键，需要科技工作者的长期努力。

四、杨教授您不仅是国家教学名师，还培养了众多优秀博士生。结合您自身从求学到成为学科带头人的经历，您认为当今青年学者和学子要想在复合材料这一交叉领域做出卓越成就，最应培养哪几种关键思维或能力？

我从90年代初期求学开始到今天，从事复合材料力学的科研与教学工作已经有40多年，培养了100多名博士和硕士研究生，还有人获得了我们中国复合材料学会的优秀学位论文。看到今天的大批青年学者和学子为我国的科技创新和发展而努力，深为青年人的踔厉奋进精神所感动，希望他们在自己的研究领域做出创新性的成果，为国家发展和人民幸福做出更大的贡献。

第一，夯实理论基础，但不要被现有模式束缚。 扎实的力学功底是做一切交叉研究的基础。没有这个底子，你在多尺度、多场耦合这些复杂问题面前就会手足无措。但另一方面，一定不要被现有的理论、方法或研究模式所束缚，要具备宽广的学术视野和学术创新的勇气，敢于面对工程中的真实问题，研究解决问题的新方法、新技术和新途径。

第二，培养跨学科的视野和对话能力。 复合材料这个领域本身就是一个交叉学科，力学本身是大部分工程学科的共同基础。所以不仅要多学科交叉交流，还要理论联系实际，能理解工程实际的需求并提出科学问题，这样才能在需求和课题之间架起桥梁。

第三，科学研究要有耐心，不能急于求成。 原始创新不是一蹴而就的。比如提出一个本构模型，从理论成型、实验验证、数值实现与实际应用，需要漫长的过程才能沉淀、淬炼成熟。在这个过程中，会遇到无数次挫折失败，甚至推翻重来。特别是在当下快速变化的时代，保持一种对于科学研究的执着和热爱，是十分难得的精神与品质。

第四，教学和科研要相辅相成。科研与教学从来不是对立的。教学把最基本的概念想清楚、讲明白，这个过程本身就在锤炼科学思维；科研始终站在学术前沿，把最新研究进展带进课堂。我们的课题组和教学团队以青年教师为主，承担全校的基础力学课程教学和多项科研项目。希望青年教师要教学与科研并重，教书与育人一体，努力展示出属于新一代复合材料人的精神风貌。