主要从事金属材料的结构与性能、塑性变形理论、纳米力学、储能材料反应与损伤研究，致力于探索材料在多尺度、多场耦合下的动态结构演化、形变与损伤机制，构建材料在多尺度与极端环境下结构-性能的微观图景，为材料的损伤控制和新材料设计提供科学指导。近年来，先后在Nature、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Science Advances、Nano Letters、Advanced Materials、Acta Materialia等知名期刊上发表论文80余篇，多次为材料和力学领域的知名学术期刊撰写长篇综述，在国内外学术会议上做邀请报告40余次。论文总他引5000余次，H-因子31。