美国国家科学院院士、美国国家工程院院士、美国国家医学院院士、中国科学院外籍院士冯元桢（Y.C.Fung）先生为《生物力学研究前沿系列》丛书题词。

中兴事件唤醒了全国人民，可能成为全国科技工作者卧薪尝胆、发愤图强，一心一意发展高科技的转折点。美国政府以冷战的方式遏制中国高科技的崛起，鞭策中国更加重视发展核心技术，更加重视产业供应链的安全，更加重视依靠本土企业发展高端产业。本文就“中兴事件”给科技工作的启示谈几点看法。

20世纪50年代末至70年代末是世界高性能碳纤维技术的快速发展期。本文梳理了这一时期高性能碳纤维技术的发展史；综述了美、日、英3国的3个企业、2个研究机构与5位科学家的关键技术贡献；运用态势分析方法，从科学研究、工业基础和发展环境3个方面，分析了美、日、英3国发展高性能碳纤维产业的关键成功因素，阐述了其产业结局不同的成因。

眼组织具有鲜明的生物力学特性，运用生物力学和力学生物学研究手段从多尺度探索眼组织结构与功能之间的关系，揭示眼组织生理及病理过程以及各种眼疾的发病机理，将有助于眼科疾病诊断与治疗。眼生物力学与力学生物学研究属于生物力学领域，基于学科交叉研究思路，生物力学工作者对常见、疑难疾病的发病机理、量化诊断及个性化医疗进行了探讨和研究，建立眼组织生物力学计算仿真模型，探讨眼科疾病的力学生物学机制，将为现代眼科向“精准医学”方向发展打下坚实的精准量化基础。

作为眼屈光系统的重要组成部分，角膜组织在眼内压的作用下，受到复杂载荷作用，角膜细胞能够感受力学刺激并做出积极响应。本文通过分析角膜组织的受力情况，综述了力学刺激下角膜细胞的生物学响应及其与角膜损伤修复和相关眼疾患之间的关系。

角膜的光学功能与其形态结构紧密相联，角膜形态的异常可导致近视、远视、圆锥角膜等眼部疾病。细致研究角膜的力学特性，建立有临床用途的生物力学模型已成为一个重要研究领域。本文以首都医科大学眼生物力学研究团队的研究工作为基础，综述在角膜力学特性研究中的实验测试方法和本构参数获取方法等方面的进展。

青光眼是全球第一位不可逆性致盲眼病，高眼压是视功能损伤的主要危险因素，降眼压是目前青光眼治疗的主要手段。生物力学问题是青光眼致病机制、预防和治疗研究的重要内容。小梁网房水外流阻力增大是眼压升高的主要因素，眼压升高将导致虹膜变形、瞳孔阻滞、眼前房房水流场改变、视神经纤维层及筛板厚度变薄、视功能损伤等。本文从眼压测量、房水流场测量、视功能损伤等方面综述了近年来青光眼生物力学的研究进展。

近视是一种最为常见的具有致盲可能性的眼部疾患，其发病机制目前尚不完全明晰。巩膜可直接决定眼轴的长度，是近视形成的最终效应器。本文以巩膜为切入点，综述近视发生时巩膜组织生物力学性质的变化、相应巩膜组织成分的改变与原因，以及目前临床上针对性的近视治疗方案，展望了该研究领域的发展方向和趋势。

眼的结构复杂，内部组织十分脆弱，即使是轻微的损伤，如果处理不当往往会对患者造成严重的视力障碍甚至失明。数值仿真技术作为一种有效的研究手段，不仅可以描绘冲击状态下眼内组织结构的动力学响应，同时可以在虚拟环境下实现实验手段无法提供的力学条件。本文梳理近20年国内外相关研究文献，综述了数值仿真技术在直接性和间接性眼外伤的应用，分析其研究现状以及未来的发展趋势。

汞是对人体毒害最大的5种重金属之一，由废弃荧光灯引起的汞污染问题日益严重。目前，国内外废弃荧光灯的处理方式以填埋和焚烧法为主，这两种处理方式都对周围环境和人类健康造成巨大的潜在威胁。此外，废弃荧光灯含有稀土元素以及铜、铅、汞等可重复利用的二次资源。本文总结了国内外废弃荧光灯的主要处置技术及存在的优缺点，着重阐述了废弃荧光灯管资源化、汞的无害化以及从废弃荧光灯中回收稀土金属的方法。分析表明，采用回收利用法，利用新型的纳米材料（如纳米硒等）对汞进行无害化处理、绿色环保的稀土回收方法在未来具有良好的发展前景。

基于数字图像相关方法和超高速摄像技术，建立了超高速数字图像相关实验系统，并应用该系统和UV平板打印制斑技术，通过在聚碳酸酯（PC）平板试件上进行爆破模型实验，分析了爆破应变场的演化过程和衰减规律。结果表明，爆炸产生应力波的表现形式以压缩波为主、剪切波为辅；随着应力波在试件平面内的传播，应力波频率由高频向低频衰减，应力波能量逐渐耗散。采用ABAQUS有限元分析软件对爆破模型实验的动态过程进行模拟，数值模拟的变形演化规律与模型实验结果基本吻合，验证了超高速数字图像相关实验系统对爆炸问题的研究具有良好的适用性。

致密油储层基质渗透率极低，应力敏感性强，传统的基于拟稳态假设和定压力边界条件得到的常量形状因子模型无法准确表征致密储层基质-裂缝间的非稳态窜流规律。通过考虑致密储层基质应力敏感及裂缝压力衰竭的影响，建立了致密储层基质-裂缝不稳定窜流模型。利用Pedrosa代换和正则摄动法对模型进行了线性化处理，通过Laplace变换求得了在Laplace空间下的解析解，结合Duhamel原理得到了考虑裂缝压力变化的解。通过与Hassanzadeh模型计算结果以及精细网格有限元解的结果进行对比，验证了模型的正确性。利用新模型研究了基质应力敏感以及裂缝压力衰竭对基质-裂缝间窜流规律的影响。研究表明：考虑裂缝压力衰竭影响后，应力敏感对形状因子的影响更为显著；裂缝压力递减越快，初期形状因子的值越大，但是递减的越早且递减速度越快，导致平衡后形状因子值越小；裂缝压力递减速度很小时，窜流速度会先上升达到平衡然后再递减。

采用灾害系统理论及复杂网络理论，开展了城市雾霾灾害链演化模型构建及其风险分析。基于雾霾的成因及危害，从致灾因子、孕灾环境和承灾体特征出发，分析了城市雾霾灾害链的成灾机制及其灾害链的类型与特征。通过构建城市雾霾灾害链演化网络模型，基于网络节点的出入度及其子网节点数、最短路径和平均路径与包含节点的支链数进行了定性风险分析，进一步确定关键环节，提出了断链减灾的控制建议。风险分析的结果表明：在城市雾霾灾害链演化系统中，雾霾事件与其他危机事件之间联系十分紧密，通过几次过渡，其危害影响就能蔓延到整个网络，其中大气能见度下降、空气质量下降或空气污染、交通堵塞或瘫痪、交通事故、城市大气酸雨、危害城市绿化、经济损失和危害人身体健康是关键环节。

针对传统的振动位移测量方法中，间接测量法误差较大、准确度较低，而直接测量法虽能达到精度，但成本较高、实用性较差的问题，提出一种基于机器视觉的振动位移测量方法。选取电机驱动运动的柔性机械臂作为测量对象，通过CCD相机采集机械臂末端标记点运动图像，再经过阈值分割、质心检测等视觉处理，得到机械臂振动位移信息。通过搭建实验平台对该方法进行实验验证，并与压电材料测量法及仿真法得到的振动位移进行对比，结果表明，基于机器视觉的振动位移测量方法能够在不接触工况下，对柔性机械臂进行准确、实时的振动位移测量，相比于压电材料测量法，避免了公式误差等影响，具有明显的优越性。

面对全球范围内复杂多变的突发生物危害事件的新形势，为了满足突发生物危害事件模拟预测研究的迫切需求，本文基于开源的三维地理信息Cesium框架和WebGL技术，明确了突发生物危害事件决策平台的总体构架方案。在此基础上，建立了面向突发生物危害事件要素数据库，以生物恐怖袭击、生物入侵和突发传染病3种应用场景，实现了从仿真模拟、到危害评估、再到辅助决策与干预措施的功能模块，建立了一套三维地球场景的突发生物危害事件可视化智能决策支持平台。

自2015年刘慈欣的科幻小说《三体》获得世界科幻大奖——“雨果奖”以来，中国科幻以前所未有的迅猛势头席卷了精英阅读与大众阅读，中国科幻作品横扫国内外畅销书市场，大幅跨越类型文学的小众局限，高度弥合了科幻文学与纯文学之间的鸿沟，成为近几年的阅读焦点。可以说，《三体》是一次科幻文学的狂飙突进，以雷霆万钧之势在民间赫然登场。不仅成年人对《三体》广为关注，低龄读者亦成为刘慈欣的拥趸。刘慈欣的作品已走进了中学生的课堂：《三体》被列入百所名校中学生阅读书目，刘慈欣的小说《带上她的眼睛》入选人教版七年级语文下册第23课，课文后明确要求学生阅读其另一篇反映科学家用生命追求真理的《朝闻道》。这说明刘慈欣小说在中国得到了普遍的认可和赞誉。