其父親是鄭州鐵路局總工程師，母親為工人；其姐姐和哥哥分別畢業(yè)于北京鋼鐵學(xué)院（現(xiàn)北京科技大學(xué)）和中國科技大學(xué)。

他于1965年9月從鄭州市西南鐵中進(jìn)入鄭州一中學(xué)習(xí)，被編入68年級5班。學(xué)籍表個(gè)人特長愛好一欄自己填寫為：游泳，爬山，愛好無線電。班主任評價(jià)他學(xué)習(xí)刻苦鉆研，獨(dú)立思考，成績良好，注意體育鍛煉但體質(zhì)還比較弱，數(shù)理化成績優(yōu)秀，尤其代數(shù)和幾何經(jīng)常滿分。他曾是1965年鄭州中學(xué)生物理競賽的第一名，參加高考前在鄭州七中任職班主任兼物理教師，他邊教書邊學(xué)習(xí)，經(jīng)常跑到鄭州大學(xué)學(xué)生教室窗外旁聽物理課。

1978年恢復(fù)高考后，他的高考成績特別優(yōu)異，超過了清華大學(xué)的錄取線，后被新鄉(xiāng)師范學(xué)院（現(xiàn)河南師范大學(xué)）物理系錄取。1978年我國恢復(fù)研究生招生，只讀了一年多的大學(xué)，他就以高分考過了北京鋼鐵學(xué)院（現(xiàn)北京科技大學(xué)）的錄取線，成為新鄉(xiāng)師范學(xué)院物理系77級中第一個(gè)考上研究生的學(xué)生。

1978—1979年：在新鄉(xiāng)師范學(xué)院（現(xiàn)河南師范大學(xué)）物理系學(xué)習(xí)，讀到大學(xué)二年級就考取研究生。

1979—1982年：在北京鋼鐵學(xué)院（現(xiàn)北京科技大學(xué)）物理化學(xué)系金屬物理專業(yè)學(xué)習(xí)，獲得碩士學(xué)位。

1982—1985年：在北京鋼鐵學(xué)院（現(xiàn)北京科技大學(xué)）物理化學(xué)系金屬物理專業(yè)學(xué)習(xí)，獲得博士學(xué)位。

1986—1988年：從北京鋼鐵學(xué)院（現(xiàn)北京科技大學(xué)）博士畢業(yè)后，獲得德國洪堡基金會獎學(xué)金，作為洪堡學(xué)者在德國哥庭根大學(xué)工作。

1988—1990年：在美國羅徹斯特大學(xué)從事研究工作。

1990—1993年：作為研究科學(xué)家在美國耶魯大學(xué)工作。

1993年至今，在香港科技大學(xué)機(jī)械工程系工作。

2011年12月，當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

張教授的研究領(lǐng)域包括材料的機(jī)械性能、微觀力學(xué)/納米力學(xué)、微結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系、鐵電和壓電材料、薄膜、納米線及納米管、微橋/納米橋?qū)嶒?yàn)、擴(kuò)散與相變。從事材料力學(xué)性質(zhì)的研究。預(yù)測并證實(shí)了鋼鐵扭轉(zhuǎn)和剪切載荷下的氫脆現(xiàn)象。澄清了電絕緣裂紋面上電邊界條件，發(fā)展了壓電線性和非線性斷裂力學(xué)；實(shí)驗(yàn)證明導(dǎo)電裂紋的電斷裂韌性為材料常數(shù)，構(gòu)筑了電致斷裂的理論框架。發(fā)展了微觀/納觀力學(xué)：建立了微/納橋測試?yán)碚摵头椒�及薄�?基體系統(tǒng)中產(chǎn)生位錯(cuò)、微/納孿晶和裂紋的臨界厚度理論；給出了應(yīng)力腐蝕中裂紋、腐蝕膜和位錯(cuò)交互作用的理論解。曾獲國家自然科學(xué)二等獎二次、香港裘槎高級研究學(xué)者獎、美國ASMInternationalFellow獎和中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會青年科技獎。

張教授以第一作者及聯(lián)合作者身份共發(fā)表140多篇SCI學(xué)術(shù)論文。在斷裂力學(xué)，微觀、納觀力學(xué)和材料的氫致開裂等領(lǐng)域取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性成果，擁有兩項(xiàng)美國專利和一項(xiàng)國家專利，獲兩次國家自然科學(xué)二等獎（1987和2007年度），2001年獲得美國ASMInternationalFellow，2003年獲香港裘槎高級研究學(xué)者獎。收到過5張SCI賀卡和1張Elsevier賀卡，祝賀其論文引用次數(shù)名列本領(lǐng)域前1%。組織并主持三次國際學(xué)術(shù)會議，包括首次在中國召開的第八屆國際斷裂基礎(chǔ)大會。特邀為MechanicsofMaterial，InternationalJournalofFracture，EngineeringFractureMechanics，CompositesScience&Technology等學(xué)報(bào)編輯了八期特刊。

其中在香港科技大學(xué)完成的4篇代表性學(xué)術(shù)論文，截至2008年12月30日，SCI引用次數(shù)分別達(dá)到245，180，147和134次。參與撰寫三本著作。獲得2項(xiàng)美國專利。并受邀在國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)會議上做大會特邀報(bào)告32次。2002年被中國教育部《面向21世紀(jì)教育振興行動計(jì)劃》“聘請世界著名學(xué)者項(xiàng)目”聘請，2001年獲美國ASMInternationalFellowAward，1988年獲中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會青年科技獎，1987年獲中國國家自然科學(xué)二等獎（十獲獎人中排第三）。