1、油气功能型智能化学剂材料设计与防护技术研究：
本研究方向面向油气开采和集输装备材料的防护需求，旨在设计和研发能够在高温、强酸、高浓度CO2/H2S/O2、微生物等恶劣环境下使用的新型化学剂，如缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂、脱硫剂等；设计基于环境响应识别功能的靶向响应型智能化学剂，以期实现对腐蚀失效部位的主动识别和防护；设计基于长效缓释性能的高效固体缓蚀剂，实现对井筒和长距离管道的全面防护；设计可实现缓蚀/杀菌/阻垢/脱硫等功能融合的一体化药剂，实现防护功能的全面提升；采用基于密度泛函（DFT）、分子动力学（MD）、耗散粒子动力学（DPD）的多尺度模拟技术揭示构效关系，建设化学剂材料结构与性能关系图版；开展新型油田化学剂的现场应用技术研究，解决油气田目前面临的关键科学问题。
2、刺激响应型纳米材料及其在能源领域的应用研究：
本研究方向聚焦于设计合成多功能刺激响应型纳米材料，这些材料具备pH、温度、光、磁、氧化还原、CO2响应及多重响应型等特性。这些纳米材料将被应用于原油、稠油、页岩油和天然气等领域，以实现驱油、降粘、破乳等进而提高采收率。为实现上述目标，我们将综合运用实验和分子模拟方法，对纳米材料进行精确设计和合成，旨在构建性能卓越的纳米材料体系。在此基础上，我们将深入探究其微观机制，包括稳定机制、响应机制、耐温抗盐机制、催化机制以及破乳机制等，以全面揭示其性能优化和提升的关键因素。最终，我们将开展现场应用研究，验证这些新型纳米材料在实际应用中的效能和潜力，为相关产业的发展提供技术支撑。
3、智能纳米材料及特殊功能涂层材料研究：
本方向致力于设计合成具有特定微结构、形貌和性质的新型纳米材料，并作为功能填料用于研发防腐及特殊功能型纳米复合涂料和涂层，如外援型自修复涂层、阻氢涂层、抗硫化氢涂层、超疏水/油涂层、导静电涂层、减摩耐磨涂层等功能型涂层。本方向还开展本征型自修复聚合物、热喷涂金属/陶瓷涂层、非晶合金、高熵合金涂层等研究。课题组建有专门的涂料合成和涂层制备表征实验室，能够开展关于涂料/涂层的制备、合成与表征的相关实验工作。课题组还借助分子模拟软件，开展涂料及涂层的计算机多尺度模拟工作，从而更高效地进行涂层的设计工作并探索其防护机理。
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