在聚合物中，从最初的单分子链开始就决定了其多尺度行为和特殊性。因为单分子链由成千上万个原子组成，具有相当多的内部自由度以及特征长度、特征时间，其本身就具有多尺度行为；另一方面，聚合物的共聚和共混过程以及在流场中的剪切等特定的加工过程也是特别引起关注的方面。共聚和共混是一种在得到特定性能的新材料中广泛使用的、高效的方法。聚合物共聚、共混物占了当今世界塑料销售的30％以上，而且仍然是该领域增长最快的方向之一。共混物的组成、形态结构决定了共混物的性能。因此，深刻地剖析形态结构与加工过程之间的关系就非常重要。在共混物的加工过程中，其流变行为表现为高度的非牛顿性。这种复杂性就体现在不同层次、结构之间的相互影响。
聚合物多尺度研究中所遇到的问题是，无论是理论上还是实验上，迄今为止还没有做到多尺度上的连贯性：一个尺度上的理论与实验只能解决这一个尺度上的问题，还无法一致贯通地从单分子设计做到材料加工。而从单分子设计做到材料加工又是人们最需要做到的事情。因为只有这样，才能通过最经济、最有效的方法，得到我们所需要的材料及其制品。因此，从单分子设计一路贯通地到材料加工这样一个跨接多个尺度的科学问题，是一个具有前瞻性、挑战性的重大课题，同时也是高分子科学、凝聚态物理、材料科学和计算数学等学科交叉的、新的学科生长点。从应用意义上讲，这是一条科学而理智的路。世界上很多国家想走这条道路，但目前都还刚刚起步，打通不同尺度问各个环节的工作还有很多。如果我们失去了这样一个赶超国际水平的契机，将会在未来的聚合物领域以及相应的基础研究领域落后于其他发达国家。
在不同的尺度上的研究，微观上实验方面包括中子自旋回波、中子散射、荧光标记和介电分析等方法，理论方面主要包括分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟。尽管这些模拟给出了大量有用的信息，但由于计算量所限，只能模拟一些较短的分子链或寡链体系，以及较短的时间尺度，全分子模拟显然无法实现。故常常采用粗粒化近似。尽管人们在这方面做了多方努力，部分地实现了从微观到介观的衔接，然而要计算如聚合物这样复杂体系的平衡态性质，现有的计算资源仍显不足。因此，发展了很多介观理论。其中，有布朗动力学、耗散粒子动力学、自洽场理论、动力学密度泛函理论、含时金茨堡朗道方程(TDGL)、格点玻耳兹曼方法等为人们所公认的有效理论和方法。又比如TDGI。方程结合聚合物的本构方程来研究结合相分离动力学和流变学已发展得比较成熟，但不足之处是其中的唯象系数不能由其理论本身确定。介观尺度的实验方法包括激光光散射、原子力显微镜、电子显微镜和原位流变仪等。
在宏观尺度上，单一聚合物在复杂流道内的流动分析主要采用基于连续介质力学的数值分析方法，如有限单元方法、有限体积方法、边界单元方法等。通常对聚合物的描述是采用某一本构模型，但都不足以描述粗化的聚合物分子链在流场中的构象动力学。因此这些本构模型并不能成为介观尺度与宏观尺度之间的一个完整的桥梁。目前在不同的尺度上都有一些相对成熟的理论和模拟手段，但迄今还没有一个较为成熟的方法，可以把不同尺度贯穿起来，最终可以为材料设计与加工所用。国际上拟开展这方面研究工作且真正取得一定成果的只有日本的OCTA计划(通产省多尺度聚合物开发平台——“高性能材料设计平台的开发”。但在这一计划中，上述不同尺度问理论上的断层还没有填补。德国的马普高分子研究所也准备开展类似的研究，瑞士高分子研究所的高分子物理研究组也在开展此方面的研究，在美国有一些小组正在从事个别尺度的联合研究。该领域的研究已成为国际上学术界关注焦点和研究热点，是学科发展前沿，富于挑战性，同时也是难得的机遇。
在某些尺度上，国内很多研究小组开展了很好的工作。但与国际上的情况相类似，在贯穿多尺度的研究上相应的工作虽然已注意到这一发展态势，但相应的研究工作还非常少，只开展了一些前期的探索性工作。总体说来，在各个尺度内的方法已比较成熟，目前最缺的是尺度间的衔接。就此而言，从微观到介观的衔接发展的较好，从介观到宏观的衔接还远远不够。
多年来，我国高分子凝聚态物理研究在国家自然科学基金委员会“七五”重大项目和“攀登计划”的大力支持下，在高分子凝聚态物理研究方面取得了一系列重要成果，曾获得国家自然科学二等奖。近年来，国家自然科学基金委员会对一些相关的领域进行不少相应的资助。据不完全统计，计有国家自然科学基金面上项目35项，重点项目5项，国家杰出青年基金5项，并培养了一支在聚合物的理论、模拟方面已形成了一支有特色的研究队伍，这为今后这项研究的开展打下了良好的基础。
多相高分子和液晶复杂流体的静态和动态流变行为、时空图样生成和图样的临界动力学等是高分子科学和凝聚态物理的交叉研究领域。其既有重要的学术意义，对新材料的开发也有重要的指导意义。该领域的研究极富挑战性，是杨玉良课题组近年来的主要研究领域，他们阐明了以下几点：高分子固有的黏弹性将严重地抑制相分离的发生；高分子的黏弹性反差是导致“反转相”的起因；切变流动下液晶高分于的Director Tumbling and Wagging的理论诠释和控制方法；为高分子新材料的分子工程学设计提供了理论依据。
在计算能力上，由于集成微机机群技术和并行计算技术的发展，为低成本的大规模科学计算提供了可能；目前许多课题组都安装了这类机群，并具有相应的软件。
化学背景的高分子研究者可能会在物理模型和数学基础方面有不足，而数理出身的研究者对高分子复杂结构、形态与性能感到陌生，数理背景的研究者提出的理论需要由高分子研究者实验验证才能显出重要性。通过开展交叉研究有利于促进高分子科学形成完整的科学体系，同时引导材料科学研究者将高分子凝聚态物理理论应用到高分子材料改性与加工中，对材料研究有指导作用的理论研究意义更大。
通过与国际合作与交流，可以避免不必要的重复研究。更重要的是，可以激发研究灵感，取得创新性、乃至原创性研究结果，实现与国际同步，甚至在某些方面领先国际水平。
(3)多尺度贯通研究的主要方向
聚合物凝聚态多尺度连贯研究主要研究方向有：①发展和完善不同尺度内的理论、模拟方法及实验反馈平台；②建立从微观到宏观由小到大的衔接方法；③建立从宏观到微观由大到小的衔接方法；④界面相的衔接与关联以及流场中的本构方程问题；⑤弹性体共混体系和聚烯烃共混体系的。
研究目标和进展切实地与国际同步，并在一些重要方面取得领先地位。同时，在这一研究过程中，将发展一系列理论、模拟方法，完善相应实验表征手段，建立从单分子设计到聚合物材料加工的平台；其计算机模拟程序，将最终应用在材料设计加工领域中。
目前在不同的尺度上，独立的理论、模拟手段已经相对成熟。聚合物的全尺度性设计与性能预测逐渐成为材料设计的热点，也成为国际学术界面临的挑战与机遇。一旦该领域取得突破，聚合物材料性能的全尺度设计与预测将不再是神话，那时聚合物材料科学和计算材料科学的研究将进入一个全新的时代。
