对于软物质、复杂流体、聚合物、纳米结构金属、生物材料、高性能复合材料等先进材料，研究材料的成分-结构-力学性能间的关系，设计、表征、模拟先进材料的力学行为并揭示材料变形、损伤和破坏机制，发展先进材料的力性、物性和化学性能的先进实验表征方法，将研究成果用于先进功能材料的结构调控、性能优化、先进制造和工程应用探索。

聚焦于探究微/纳结构的力、热、电等物理性能和相互作用规律，对微纳力学超材料/结构（轻质高强微纳米力学超材料、高强高弹力学超材料、柔性微米力学超结构）的设计制备和力学行为及其对应的微观机理开展系统深入的研究工作，阐明“材料-结构-性能”关联关系，探索新型材料在微机电系统、微型机器人、生物医疗健康等领域的应用。

阐明物质在不同尺度、不同环境下的组织结构和响应特性，探索先进制造过程中组分材料的组织调控、微结构设计和性能优化方法与工艺，系统深入地考察决定制造过程和制造质量的关键物理因素，运用现代数理知识解决制造中的关键问题以及面向先进制造的设计问题。相关研究有助于推动制造业转型升级和发展。