1. 橡胶纳米复合材料界面作用原理和设计

　　旨在通过典型橡胶复合体系的实验设计，揭示界面化学、填料杂化、界面结构等多因素对颗粒分散、界面能量和分子链受限的定量影响。基于上述界面作用原理的理解，发展新的界面设计方法。重点发展兼容橡胶熔体加工和硫化的界面化学设计方法和复合方法。

2. 高性能橡胶纳米复合材料的设计、制备和应用

　　具有低滞后损失、高耐磨性能和抗老化的高性能弹性体是轮胎和输送带等众多工程应用的关键材料。本实验室采用界面原位催化和颗粒增强效率的提高，有效降低橡胶材料的动态滞后损失；通过发展新交联化学，设计具有高耐老化和高耐磨性能的弹性体；旨在通过揭示老化性能与防老剂的荧光强度和波长的关系，发展新的防老化体系。

3. 功能弹性体纳米复合材料的设计和形态控制

　　弹性体与功能颗粒的复合是实现弹性体功能性质的主要途径，而功能颗粒的组织形态控制和弹性体网络的设计是最重要的科学问题。本实验室基于分子链结构设计，通过控制聚合物分子链结构、交联程度和填料的引入，合成驱动温度可调和多重刺激响应的形状记忆材料；通过界面调控、填料多维杂化协同效应和弹性诱导解缠分散等途径实现功能颗粒的形态控制，从而大幅提升弹性体复合材料传导性质(导电/导热/阻隔性能)。

4. 含牺牲键橡胶材料的合成、机制与效应

　　橡胶的增强方法和机理研究是橡胶材料最基础和最重要的科学问题之一。目前橡胶的增强几乎都通过纳米复合实现。许多天然材料，例如蛛丝、贻贝足丝和骨骼具有超高的强度和韧性，这其中一个重要分子机制是因为存在牺牲键。本实验室提出在二烯烃橡胶交联网络或其纳米复合材料界面中引入金属配位键、多重氢键等次价键作为牺牲单元，显著提高橡胶材料的强度和韧性。基于牺牲键的动态可逆性，含牺牲键的弹性体还具有功能特性如自适应性、高阻尼性质等。