先进的工程应用可能要求材料在远远超出通常研究范围的环境中继续发挥作用. 这样的环境包括但不限于极端温度, 中高应变率, 以及发生化学反应的环境. 了解材料在这些环境中的行为，在某些情况下，除了需要结合长度尺度效应和其他非经典方法的体行为外，还需要详细了解微观结构响应. NSI材料研究能力包括一套用于分析的计算工具:
- 通过高阶连续介质技术高效模拟非均质材料
- 提升微尺度行为的直接数值模拟，以告知高阶连续介质材料模型
- 大变形时多相材料的性能
- 极端环境材料:纤维复合材料, 超高温陶瓷, 多孔烧蚀体
- 材料对高速流动的响应:气-面相互作用, 深入的影响, 腐蚀, 氧化, 消融, 羽动力学, 光学性质
- 激光与材料的相互作用:材料询问，材料降解，等离子体羽流屏蔽
应用程序: 高超音速，高能材料，定向能，传感器
挑战:多物理场问题, 计算工具, 材料试验, 验证和确认, 不确定性量化
铜的优点:计算力学, 广义连续统, 多尺度建模, 不确定性量化, 用于验证的工具, 动力学建模, ·NSI研究负责人:daniel Andrienko, 内森•米勒, 尼古拉斯•坎贝尔
