大多数天然生物材料具有从纳观、细观到宏观尺度的逐级优化的多层次结构与多方面的优异性能。本项目将采用多尺度力学的方法，通过对若干典型天然生物材料的系统的实验测量、理论分析和数值模拟，探究不同尺度上天然生物材料的物理和力学性能对结构、组分、尺寸等的定量依赖关系，研究其强韧化机理和其他优异性能的内在物理机制，分析多层次结构、有机相和无机相及其界面、生物大分子的力学行为及其这些因素在各种性能与功能中所起的作用，研究生物体在不同表面行走时的粘附与脱粘机理，考察各种表面力、界面力与化学不均匀性等在上述问题中的耦合效应，并尝试进行先进材料的多尺度仿生研究。本课题的研究不仅有助于解释天然生物材料多方面优异性能的奥秘，对于发展多尺度力学的计算方法和实验技术有推动作用，而且对于微纳米技术以及先进材料的仿生设计与制备具有一定的参考价值。