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竹子集高强、高韧、高弯曲延展性，适当的刚性于一身，从力学的角度看堪称完美，其中必然蕴藏着深刻的科学道理。深入研究竹子的独特力学行为，不仅有助于从生物力学的角度理解竹子的生长机制，而且对于开发仿竹结构生物启发材料（Bio-inspiredmaterials）具有重要的指导意义。竹子可视为竹纤维鞘为增强相、薄壁基本组织为基体相的连续纤维增强复合材料，具有从纳米到宏观尺度的精巧分级结构以及相应的分级界面。因此，只有开展从宏观、组织、细胞、甚至亚细胞水平的多尺度力学行为研究，才有可能真正把握竹子高强、高韧、高弯曲延展性的内在机制。论文以4年生毛竹为研究对象，应用激光显微切割技术解决了竹纤维鞘、薄壁基本组织等微小拉伸样品制备难题，从而使在一个框架内开展宏观、组织和细胞水平的多尺度力学表征成为可能。论文的第二章开展了竹子的多尺度拉伸力学行为研究，首次通过实验测定获得了竹纤维鞘、薄壁基本组织的基本拉伸力学性能数据，阐明毛竹纤维力学性能的株内变异规律，从生物力学角度提出了竹子的快速生长策略；定量地揭示了竹纤维之间界面（细胞水平）、竹纤维鞘与薄壁基本组织之间界面（组织水平）对竹子宏观拉伸强度、模量和断裂伸长率的影响规律；第三章则研究了竹子分级界面的增韧机制，首次通过实验测定了单根竹纤维、竹纤维鞘、薄壁基本组织的名义断裂韧性、定量的揭示了竹纤维之间界面、竹纤维鞘与薄壁基本组织之间界面对竹子宏观断裂韧性的不同影响机制。第四章则针对竹子高弯曲延展性问题开展研究，首次测得了薄壁基本组织的压缩和弯曲力学性能数据，揭示了影响竹子弯曲性能的关键因子。以上研究内容的主要结果归纳如下：1、获得了毛竹及其构成单元的基本拉伸力学性能数据：毛竹宏观拉伸弹性模量为10.22GPa，拉伸强度151MPa，断裂伸长率2.34%；竹纤维鞘拉伸弹性模量均值为47.33GPa，拉伸强度729.25MPa，断裂伸长率2.04%；薄壁基本组织拉伸弹性模量为1.7GPa，拉伸强度40.02MPa，断裂伸长率3.16%，压缩模量、压缩强度、平均压缩应变分别为0.24GPa，20.92MPa，54.57%，弯曲模量为0.37GPa；毛竹单根纤维平均弹性模量为30.83GPa，拉伸强度1110MPa，断裂伸长率6.7%；2、阐明了不同尺度界面对竹子宏观强度、模量的影响规律竹子的强度和刚度主要来自于竹纤维。竹纤维之间的界面较弱，显著降低了竹纤维鞘的拉伸强度和断裂伸长率，但对其拉伸模量有一定增强作用；薄壁基本组织和纤维鞘之间界面结合非常特殊，强度适中，有利于提高竹子的宏观拉伸强度和拉伸延展性，但略微降低了其宏观刚度。3、获得了毛竹及其构成单元的名义断裂韧性、断裂功和比断裂功：毛竹宏观样品名义断裂韧性6.40MPa·m1/2，断裂功2.45×106J/m3，比断裂功3.06×106J/g；毛竹纤维鞘名义断裂韧性2.53MPa·m1/2，断裂功4.2×106J/m3，比断裂功2.8×106J/g；毛竹薄壁基本组织名义断裂韧性0.23MPa·m1/2，断裂功0.67×106J/m3，比断裂功3.35×106J/g；毛竹单根纤维名义断裂韧性4.09MPa·m1/2，断裂功23.85×106J/m3，比断裂功15.9×106J/g；4、阐明了不同尺度界面对竹子宏观断裂韧性的影响规律竹纤维是一种高韧性材料，而薄壁基本组织是一种高脆性材料，因此竹材的断裂韧性主要来源于竹纤维；单根纤维之间的弱界面显著降低了竹纤维鞘的断裂韧性，但薄壁基本组织和纤维鞘的界面最终增强了竹材的韧性。5、揭示竹子高弯曲延展性的关键机制竹子的高弯曲延展性来自于其竹纤维含量从竹青向竹黄的梯度变化模式，竹青受拉、竹黄处受压的受力模式对竹子的弯曲延展性最为有利，竹青或竹黄部分的切除将显著降低竹子的弯曲性能；薄壁基本组织能够承受较大的压缩应变，对于提高竹子的弯曲性能非常重要。