新材料与多功能结构作为高新技术的基础和先导，与信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。近年来，“功能材料高性能化，结构材料多功能化”成为新材料研究的发展趋势，大多数民用和国防军工用器件要求材料具有多种性能。轻量化多功能材料是在近年来随着材料制备和成形加工技术的发展而出现的一类新材料。它具有超轻、高比强、高比刚度、高强韧、高能量吸收等优良的机械性能，以及减震、散热、吸声、电磁屏蔽、渗透性优等特殊性质，既可作为许多应用的结构材料，也可作为一些场合的功能材料，而一般情况下它兼具功能和结构双重作用，是一种性能优异的多功能工程材料。轻量化多功能材料和结构在高能耗装备（汽车、高速列车、航空航天器、轮船等）的广泛应用，不仅会大幅度降低对常规能源的需求，同时也可减少环境污染。随着轻量化多功能材料应用领域的不断扩大，系统地发展轻量化多功能材料结构分析的理论及方法，揭示其宏观性能与细观组织结构间的定量关系，实现对轻量化多功能材料的准静态和动态力学行为的准确描述和表征，建立和完善测试方法和技术规范，针对不同的国家目标需求，研究超轻结构多功能化机理成为急待解决的基本而关键的科学问题。黑龙江省作为全国重要的老工业基地及军工产业基地，在轻量化多功能材料与结构方面具有较强的生产能力和较大的市场需求。哈尔滨飞机工业集团公司是我国直升机、通用飞机、特种飞行器的重要研发和生产基地，在直升机和通用飞机研发和试验技术、复合材料结构设计等方面国内领先。新一代飞机需要最大限度地减低飞机重量来提高其运载效率，哈飞新一代飞行器要走向世界，就必须采用新材料和新技术，而轻量化多功能材料与结构是解决这一问题的关键技术。另外，先进多功能材料是飞机发动机制造领域的关键技术，也是我国国产飞机发动机制造急需攻克的难题。开展先进多功能材料力学行为与结构设计研究不但可以实现我省东安发动机公司技术的转型升级，还可以扩大产品的市场占有率，提高企业的经济效益和核心竞争力。同时，由于航空飞行器领域产业链长，覆盖面广，涉及机械、材料、电子、信息等诸多行业，深入开展轻量化多功能材料与结构基础研究，明确其协同机制、调控机理和设计方法是当今新材料领域重要发展方向和热点问题，对推动我省产业发展和转型升级具有重要意义，将为我省经济和社会发展做出更大新贡献。     

      在过去二十多年中，随着高效率、智能化装备对高性能新材料的迫切需求，国外学者对轻量化多功能材料与结构制造技术、力学特性、结构设计与优化进行了大量研究，并取得重要进展。我国在相关工作中也取得一些进展，一些成果在国际上处于领先地位。例如，方岱宁院士等研究了轻量化多功能材料与结构的等效本构关系和比刚度矩阵。程耿东院士以材料相对密度和单胞特征尺度为两类变量，探讨了一种能够对轻量化多功能材料的内部应力进行优化的新方法。吴林志等提出了轻量化多功能储能结构的设计方法。十多年来，本实验室瞄准国际前沿和国家需求，以轻量化多功能材料与结构为研究对象，致力于轻量化多功能材料力学行为与结构设计基础的探索性研究，已经取得了一系列重要发现。例如，在轻质、防隔热材料方面，本实验室提出了仿生复合材料梯度结构的概念，开发出了材料制备工艺和性能评价体系，其密度仅为0.5g/cm3,具有很高的比强度、比刚度和承载能力，使用温度可达到1600℃，减轻设备质量。这种材料是未来高性能飞机发动机燃烧室和叶片制造的关键技术，可以大幅提升发动机的工作效率。同时，为了将功能与结构进行一体化设计，实验室建立了轻量化多功能材料理论分析模型，预报材料宏观性能与其细观结构的关系，设计了两种轻量化多功能材料新构型。系统地开展了轻量化多功能材料结构静力学实验、稳定性实验和动力学实验。建立了轻量化多功能材料与结构力学性能评估的一套完整方法，为其设计与推广应用奠定理论基础。实验室还将仿生原理应用于轻质材料与结构设计中，开发的多功能梯度复合材料夹层结构，可作为汽车、机器人、设备的主体材料，具有抗冲击、减震、轻量化的特点，是汽车、机器人、机械设备等产品轻量化最理想的新型材料。为拓宽应用领域、提高生产效率和减低产品成本，实验室首次开展了多功能陶瓷基复合材料的快速成型技术研究，解决了多功能陶瓷基复合材料难成型、难加工、个体性能差异大的问题，使多功能陶瓷基复合材料从科研向产品转化迈出了重要的一步。在上述研究工作的基础上，成立黑龙江省轻量化多功能材料力学与结构设计重点实验室，可以有组织地系统地展开轻量化多功能材料与结构的基础研究。这对于进一步积聚人才，凝练目标，开创学术新前沿、抢占学科制高点具有极其重大的理论和现实意义。同时，通过这些研究所产生的具有自主知识产权的原创性成果可以有效地指导高性能轻量化多功能材料与结构的制备与应用，在轻量化多功能新材料设计、制备与性能表征方面实现新的突破，并创造巨大的经济效益。同时，实验室的建立对推动黑龙江省新材料和装备制造业的发展和科技水平提升具有显著意义。