材料科学、工程科学和固体力学专家。1978-1979年就读于新乡师范学院(现河南师范大学),1979-1985年就读于北京钢铁学院(现北京科技大学),分别于1982年和1985年获硕士和博士学位。1986—1988年获德国洪堡基金会奖学金,作为洪堡学者在德国哥廷根大学工作;1988—1990年在美国罗彻斯特大学从事研究工作;1990—1993年作为研究科学家在美国耶鲁大学工作;1993-2012年在香港科技大学工作,历任讲师、副教授、教授、讲座教授、方氏工程学冠名教授。2015年加盟上海大学,任上海大学材料基因组工程研究院创院院长。
曾获国家自然科学二等奖2次(1987年和2007年,分别排名第三和第一)、中国科学技术协会青年科技奖(1988年)、香港裘槎高级研究学者奖(2003年)、美国ASM International Fellow奖(2001年)、何梁何利基金科学与技术进步奖(2018年)。担任亚洲材料数据委员会主席(2019年至今);中国材料研究学会材料基因组分会主任(2017年至今);香港工程师学会Fellow(2003年至今);美国矿物,金属和材料学会会员(2005年至今);美国材料学会ASM国际会员(1989-1993,1997-2001)和Fellow(2001年至今);美国材料研究学会会员(1993年至今);远东及大洋洲断裂学会副主席(2001-2016年);国际断裂学会副主席(2013-2017年)和执委(2017年至今);中国腐蚀与防护学会环境敏感断裂专业委员会主任(2016年至今);中国腐蚀与防护学会荣誉理事长。兼任《中国科学·技术科学》(中英文卷)和国际期刊《Journal of Materials Informatics》主编。2011年当选中科院院士,2012年当选香港工程院院士。
长期从事材料科学与工程和固体力学的研究。主要学术成就有:1)预测并证实了钢铁扭转和剪切载荷下的氢脆现象;2)澄清了电绝缘裂纹面上电边界条件,发展了压电线性和非线性断裂力学;3)实验证明导电裂纹的电断裂韧性为材料常数,构筑了电致断裂的理论框架;4)发展了微观/纳观力学,建立了微/纳桥测试理论和方法及薄膜/基体系统中产生位错、微/纳孪晶和裂纹的临界厚度理论;5)给出了应力腐蚀中裂纹、腐蚀膜和位错交互作用的理论解;6)发展了表面本征应力模型,并应用于发展尺度有关的材料热力学;7)推动材料信息学和力学信息学在中国乃至世界范围的发展,提倡发挥机器学习和人工智能在加速材料基础科研、生产和应用过程中的作用。