1、天然生物材料的结构解析及仿生材料设计、开发 天然高分子材料中多层级介观结构解析，例如纤维素、甲壳素、蚕丝、蜘蛛丝等材料的结构解析，探索其介观结构对宏观力学行为的影响；以此为基础，仿生构筑具有类似结构的纤维状材料用于各类仿生材料应用。 2、基于同步辐射光源技术开发，及应用于材料解析和辅助设计 利用同步辐射光源技术（包括红外、X射线技术等）对天然生物高分子材料的结构解析；以及基于此的仿生生物纳米材料的设计、开发及应用；尤其是以动物丝、纤维素、几丁质等介观结构为基础的纳米材料仿生制备与应用开发；具有丰富的同步辐射光源（合肥、上海光源）项目申请和实际操作经验。 3、生物纳米材料的设计、组装、制备和调控 天然生物基纳米材料的结构和层级组装行为分析研究，通过“部分溶解和物理分散”方式，从动物丝中剥离出了全尺寸分布的丝介观结构：包括了从微米级纤维、纳米纤维直至纳米颗粒等不同形貌和尺寸的介观结构。所剥离出的丝介观结构具有尺寸可调、分布均匀、高力学模量、良好的再分散性以及可加工性等优势，并可应用于如污水处理、有机循溶剂回收，纸传感器，纳米农药等领域。 4、生物医用材料开发应用 动物丝蛋白材料的改性，以及性能表征。针对性优化并制备基于动物丝蛋白的生物医学及组织工程材料，应用于骨修复等领域。