主要开展过渡族金属碳化物（如MXene）的新颖材料合成与性能研究。利用结构可调的三元碳化物层状材料作为先驱体，通过对亚层结构的选择性剥离，目前团队陆续合成出碳化锆、碳化铪、碳化钪等全新二维碳化物纳米片，显示出有趣的储能、吸附、催化、吸波、半导体和磁性等性质。

主要开展具有过渡金属碳化物层状晶体结构的调控与辐照损伤性能研究。针对事故容错燃料包壳材料涂层应用，对三元层状陶瓷材料开展详细的结构调控、物性表征、辐照效应分析和腐蚀评价等工作。研究对象包括MAX相、多元含硼化合物等。

主要开展碳化硅陶瓷先驱体、连续碳化硅纤维、碳化硅基复合材料、陶瓷连接技术和碳化硅评价等研究内容。面向我国工业界关注的碳化硅包壳材料和新型极端环境能源系统迫切需求的碳化硅结构材料，攻关第三代碳化硅纤维工程化技术，提出中子辐照环境和高温腐蚀性条件下碳化硅复合材料的结构设计方案。

在材料基因工程技术框架下，通过材料理论计算和大数据分析方法，对新型能源材料进行理论结构设计，依靠计算机仿真手段，对二维纳米材料、笼型水合物、极端环境能源材料等能源材料进行理论研究，深入探索材料学现象背后的基本原理，预测新颖材料的结构和力学、磁学、光学、热学、电学等物理性质。目前团队已经建立了涵盖纳观-微观-介观-宏观的多尺度高通量理论计算方法，利用先进数据挖掘方法进行结构筛选的研究手段，以及材料专业数据库平台。在优化纳米器件设计，FeCrAl等新型先进结构材料服役性能预测等方面有重要前瞻性应用。

主要开展碳化硅基复合材料工艺制备的过程仿真以及材料综合性能的多场多尺度耦合仿真研究。实现碳化硅纤维织物及其预成型的关键工艺的过程仿真，实现材料、工艺及设备参数的协调调控，满足工艺设计需求，为结构设计提供数字化输入；以材料多尺度设计为基本思路，基础理论涵盖无网格理论和元胞自动机理论，实现纤维增强多孔脆性材料的微-细-介-宏观随机建模的计算几何学新方法，建立耦合工况下材料损伤断裂的新本构和新实验表征技术。在材料研究的基础上，通过工艺优化和结构优化，开发面向碳化硅纤维的环编和缠绕专用装备。

重点突破高温熔盐制备高性能新能源材料的方法，发展基于高温熔盐电解回收废料中锕系元素、稀土与贵金属的新方法与工艺，并开发基于熔盐与液态金属储能的新方法。