植物纤维微力学研究

基于可持续发展的战略背景，充分利用自然资源，降低能耗，最低限度的影响环境已成为工程材料的发展趋势。具备轻质高强、可再生、可降解、环境友好特点的植物纤维受到众多学者的关注，充分利用我国丰富的植物资源，开发植物纤维增强复合材料已成为新一代绿色环保、节能的新型复合材料的发展方向。

a) 植物纤维高强高韧的微力学机制

    植物纤维独特的力学性能与晶体纤维素和非晶基体共同组成复合构型有关，从分子尺度揭示植物细胞壁高强高韧的本质原因，分子结构的认知为高强高韧新结构的设计提供了新方法。

b) 植物纤维的燃烧动力学

    多尺度研究绿色植物的燃烧性，明确纤维素纤维燃烧的化学反应径，确定影响反应进程和反应速率的关键中间产物，拓展植物燃烧认知，对改善绿色植物的安全性应用具有重要意义。

绿色混凝土界面强化的多尺度研究

绿色混凝土是混凝土与环境协调发展的必然趋势。将废弃塑料、植物纤维等与绿色混凝土的概念相结合，既可实现资源的高效利用，也可满足新型混凝土环保、增韧、抗裂的要求。

a) 小分子在混凝土中的传输机理

    多尺度研究小分子在混凝土的传输机理，揭示小分子与C-S-H凝胶和水分子的相互作用，为混凝土性能的提高提供理论基础。

b) 纤维增强复合材料的界面改性和强化

    纤维增强复合材料以环氧树脂为基体，树脂与纤维的界面起到均衡载荷和传递载荷的作用，为提高复合材料的界面粘接强度，通过微区结构的设计，实现纤维与树脂基体界面性能的改善，充分发挥纤维增强复合材料性能优势。

异构材料界面调控

基于界面问题的复杂性，须多尺度理解界面的组成材料、界面结构的形成特征以及界面力学行为，找到高强稳定复合界面的共性规律，为复合材料的界面调控提供科学依据，以及高强韧复合结构的设计提供设计准则。

a) 界面形貌的形成和演变

    多尺度研究扩散-化学反应耦合控制对界面微区形貌的影响，归纳界面反应机理的共性和特性，为界面形貌的调控和界面改性工艺的选择提供支持。

b) 界面失效机理

    开展动态载荷下晶体-非晶复合构型微纳尺度界面研究，通过晶体取向实现晶体-非晶复合构型力学性能的调控，为高强韧晶体-非晶复相结构设计和准确调控提供科学依据。