对工程材料的微结构进行仿生设计，提高其所需的服役性能，是目前被广泛认同的最有效的材料性能优化方法之一。作为最具代表性的一类天然生物材料- - 生物矿化材料，其主要的结构特征- - 多尺度组装微结构及其所诱导的优异的材料宏观力学性能，成为目前先进工程材料微结构设计的仿生目标。本项目以材料微结构和力学实验研究为主，系统地研究和表征天然生物矿化材料（以贝壳珍珠母和骨骼为主）的各级微结构的几何特征、组装规律及其变形演化特性，重点探究材料宏观力学行为对各级微结构及其组装特性的定量依赖关系，揭示各级微结构及其对应力学性能、以及材料宏、微观力学行为间的跨尺度关联机制，为人工合成高性能工程材料的仿生设计提供可靠的基础知识和方法指导。因此，本项研究具有重要的理论价值和广阔的应用前景。