概况

清华大学的生物力学研究有30余年的历史，于2006年成立生物力学与医学工程研究所（简称生物力学所）。目前，该所有教师10人，其中教授2名，副教授4名，副研究员3名，工程实验人员1名，其中包括长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、全国优秀博士论文获得者（3名）、国家海外高层次人才引进计划入选者（3名）等。近十年，该研究所获国家自然科学二等奖1项、教育部自然科学一等奖3项、清华大学先进集体等奖励。

科学研究

与生命科学、医学交叉与融合，是21世纪力学学科发展的主要趋势之一。生物力学研究所一方面致力于自然界与人类生命过程中生物力学关键科学问题的基础研究，另一方面重视力学在重大疾病与健康领域的应用研究。主要研究方向如下：

·生物材料力学与仿生学：包括生物材料的多尺度力学、仿生力学、植物力学等

·细胞与亚细胞力学：研究在细胞、亚细胞、生物大分子层次上的力学-生物学耦合行为与多尺度动力学机制

·软材料与生物软组织力学：研究软材料和生物软组织的本构关系、变形与破坏行为、稳定性理论，软体机器人理论、设计与制造等

·健康与疾病中的生物力学问题：研究癌症、心血管与脑神经等重大疾病以及生长发育与组织器官再生中的生物力学问题，发展诊断与治疗的新技术与创新药物等

人才培养

本研究所重视本科生与研究生教育，致力于创新能力强、综合素质高的多学科交叉人才的培养。已培养全国优秀博士论文获得者2名，清华大学优秀博士/硕士论文获得者多名。

展望

生物力学所以服务人类健康重大需求为目标，致力于培养立足力学基础、面向临床诊疗的跨学科交叉优秀人才。

特色研究方向简介

软材料与生物软组织表面失稳力学

研究软材料和生物软组织的本构关系、变形行为与稳定性理论。以软材料、生物软组织等为对象，对表面失稳问题进行了比较系统的理论分析、数值模拟和实验测量。建立了生物软组织受限生长和失稳的力学模型和数值计算方法，并开展了相应的实验研究，揭示了软物质多次分叉失稳的新机制，探讨了相关成果在生物医学工程等领域的应用。该研究获国家自然科学二等奖（2019）、教育部自然科学一等奖（2017）。

1. 软材料表面失稳与形貌演化

图1 巴基球与折叠形貌

图2 形貌演化机制

2. 生物软组织的形貌失稳与演化

图3 粘膜失稳的理论与实验对比

图4 国家自然科学奖证书、《软材料表面失稳力学》专著封面