研究方向主要聚焦在极端环境能源材料的开发与应用，包括三元层状陶瓷的新材料创制、极端环境下结构材料损伤行为和高安全能源系统复合材料的设计与应用等。承担了国家自然科学基金委重大研究计划集成项目“SiCf／SiC复合材料结构设计与离子辐照评价”、重点项目“熔盐堆环境下结构材料辐照损伤机制及其高温熔盐腐蚀特性研究”，科技部重大专项“锆合金燃料包壳的表面改性和强化关键技术研究——MAX相涂层制备技术研究”，中科院战略先导专项“碳化硅纤维增强碳化硅复合材料关键技术研发”、“加速器驱动核能系统中碳化硅结构材料研究”，中科院院长基金“SiC纤维先驱体的分子结构调控及其熔融纺丝技术研究”等国家重大任务。目前为国家发改委‘十三五’科教基础设施平台‘新能源技术与材料综合研发平台’科技负责人，承担‘碳化硅纤维及复合材料研发及应用’建设任务（总投资1.2亿）。

面向国际学术前沿和国家能源领域重大需求，以通讯作者身份在《Science》、《Nature Materials》、《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》、《Journal of the American Chemical Society》、《Advanced Materials》等高水平学术期刊发表论文370余篇，获引14000余次。申请专利146项（含9项国际专利），其中81项已获授权（含2项国际专利），著作2部（章）。现担任中国核学会核材料分会常务理事、辐照效应分会理事，中核集团核燃料与材料研发中心第一届专家委员会委员，《无机材料学报》副主编，《Scripta Materialia》客座编辑，《Applied Physics Letters》客座编辑，以大会主席身份主持过‘第三届MXene国际大会’等多个国内外学术会议及分论坛。