极端力学作为力学学科的一个新契机，有望使力学学科在国家面向2035年的中长期科技发展规划基础科学发展战略中有一席之地，使得力学能够在科技发展新的阶段通过自身更加完备地发展，更好地服务国家战略需求和促进其他学科的发展。可以预期，极端力学研究未来有望在以下方向上取得引领性成果。
▋一、极端服役条件下材料与结构力学
在非常规温度、天气及重力场、强动载、强腐蚀、超高压、超强电磁场和辐照场等极端服役条件下的材料和结构的力学响应与常规情形有显著差异，呈现非平衡、非稳态、多场/多介质/多尺度强耦合特征，涉及力学、物理、化学、地学、材料、环境等学科和核电、船舶海洋、航空航天、国防安全等重大领域。亟须发展新实验技术、理论模型、模拟方法来揭示和预测材料与结构在极端服役条件下力学响应的新现象、新效应和新规律。
▋二、极端材料本构特性及其结构功能一体化设计与表征
具有超硬度、超强韧、超延展、超敏感和反常规物理效应等新型材料（包括细胞/组织/器官）与结构功能一体化设计及表征，涉及材料/结构基因、机器学习、增材制造等新兴方向，以及医疗健康、新能源、传感器件等前沿领域。亟待发展针对远离平衡态、力学—生物—化学—热学多过程耦合的材料与结构功能一体化设计及表征方法、多场多尺度本构和强度理论、基于人工智能的强度和寿命预测方法。
▋三、非常规时空尺度下材料和结构力学特性与物质输运
非常规空间尺度（超大型空间结构、微纳结构等）和非常规时间尺度（超高速率、超高周期疲劳等）下的材料和结构运动、形变和破坏过程及物质的复杂输运涉及多尺度、多状态强非线性等共性科学问题，亟须发展非常规时空尺度下物质的第一性原理理论、气—液—固耦合动力学、湍流与颗粒相互作用理论、材料和结构跨时空尺度变形和失效机理、超常规时空尺度的原位测量技术、超大尺寸结构动力学模型等。
▋四、极端力学基础理论及计算和优化方法
极端力学问题具有跨尺度、多场耦合、多介质、多重非线性、强间断、非光滑和非平衡等特性，需要超越传统物理、化学、材料和力学等学科的理论体系，建立新的理论和计算方法，蕴藏着重大的理论突破和原始创新机遇。亟须发展远离平衡态介质力学理论、跨时空尺度问题的多场多介质强耦合多重强非线性计算方法和自主软件、多功能多层级材料/结构一体化设计与优化的理论和控制方法。
▋五、极端条件下多物理场耦合作用的流动机理及控制
高马赫数、高雷诺数等极端条件会导致高温气体效应、气体/表面材料化学反应、高瞬态非定常等复杂物理化学过程，强烈影响转捩、湍流、燃烧、气动力/热和气动噪声等的产生机理和演化机制。亟待发展非定常非平衡化学反应流动、稀薄气体流动理论与计算方法、气动布局与流动控制综合优化设计技术、跨尺度多场流—固耦合分析方法、超声速燃烧理论与推进技术等。
本文摘编自《中国学科发展战略·极端力学》（中国科学院编. 北京：科学出版社，2024.1）一书“第一章 关于力学”，标题为编者所加。
（中国学科发展战略）
ISBN 978-7-03-076495-9
责任编辑：朱萍萍 孔晓慧
极端力学源于力学研究与科技进步的相互促进，是研究物质在极端服役条件下的极端性能和响应规律的科学。本书系统介绍了极端服役环境下的材料与结构力学，极端自然环境力学，极端性能材料，极端时空尺度的力学，极端流动与输运，极端条件的实验与测试，极端力学的基础理论、方法与数值模拟等前沿内容，总结了力学学科的发展现状与存在的主要挑战。
本书不仅能够帮助科技工作者了解极端力学的理论基础、核心技术和最新研究进展，而且可以为科技管理部门提供重要的决策参考，同时也是社会公众了解力学学科发展新前沿和新热点的重要读本。
（本文编辑：刘四旦）
