课题组围绕纳米碳材料及其复合材料的制备科学、物理与化学性能开展研究，重点发展面向柔性可穿戴系统的新型碳材料。当前主要关注碳纳米管、石墨烯和天然丝蛋白材料，探索其控制制备方法、结构-性能关联，在此基础上，开发其在器件、能源、环境领域的应用。
近几年，课题组在超长碳纳米管的制备、光学可视化表征以及超润滑研究，单晶石墨烯的制备与水辅助光学光差，高灵敏宽应变柔性可穿戴传感器，丝基透明电子皮肤，“饲喂法”制备超强丝纤维等方面取得了一系列原创性研究成果。至2021年，课题组长共发表SCI论文120余篇，包括以通讯作者发表的Nat Nanotechnol、Nat Commun、Sci Adv、Matter、Acc Chem Res、PNAS、Adv Mater、JACS、Nano Lett、ACS Nano、Adv Funct Mater等，引用6300次 (Web of Science)，获授权专利19项。 相关研究成果曾被Nature Nanotechnology、C&E News、Scientific American、 PhysOrg.com、Nanotechweb、Nanowerk、Advanced Science News、Materials Views、人民日报、科技日报、参考消息、华盛顿邮报等报道。