热电材料是一种利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的绿色能源材料，在温差发电和制冷方面具有广泛的应用前景。主要围绕PEDOT (聚(3,4-二氧乙撑噻吩)薄膜新材料，通过分子结构设计和微结构调控，研究其电荷传输和热电性能。课题组首次发现导电PEDOT热电优值超过10-3和10-2 (当时国际最高水平)，实现了亚微级(>200 nm)类PEDOT薄膜热电优值达国际同等水平10-1，开创了柔性PEDOT热电材料研究新领域。相关工作发表在J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 5265、Chem. Eng. J. 2017, 320, 201、ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 44033、ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 8138、J. Mater. Chem. C 2019, 7, 3496、Mater. Chem. Front. 2020, 4, 597等国际学术期刊上，至今被他引1400余次，申请专利9项。
导电聚合物水凝胶兼具导电聚合物的光电功能和水凝胶的柔软可拉伸等力学性能，电导率高且能够实现离子-电子双导电、生物兼容性优异、稳定性好、结构易于调控、易加工处理等优势，与人体组织如皮肤、神经、肌肉等匹配性更佳，有望实现导电水凝胶界面材料性能的突破。主要围绕高性能导电聚合物水凝胶的设计合成、加工集成技术及生物电子应用。开创性提出了高性能导电聚合物水凝胶的设计理念，推进了人体和生物电子设备完美融合；实现了导电聚合物的直接3D打印，解决了导电聚合物界面粘附等功能集成问题，拓展了导电聚合物的加工集成技术；定义了水凝胶生物电子学，极大的推进了导电聚合物在生物电子学领域中的发展。相关成果发表在Science子刊Science Adv (1篇, IF=13.05)、Nature子刊Nature Commun、Chem Soc Rev、J Mater Chem A、Macromolecules、ACS Appl Mater & Interfaces、J Mater Chem C、Polym Rev、Polym Chem等国际学术期刊上，至今被他引2000余次，申请专利30项。
二维(2D)材料以其独特的电学性能和可控组装的结构特性在能源转换与能量存储领域展现了巨大潜能。主要围绕Graphene(石墨烯)，MXenes(过渡金属碳化物), TMDs(过渡金属硫化物)薄膜，一方面通过二维结构设计来研究电荷传输和热电性能；另一方面通过对薄膜二维层间纳米通道的调控来进行新型能源转换和能量存储器件的构筑。相关工作发表在Nanotechnology 2016, 27, 285703、Physical Chemistry Chemical Physics 2017, 19, 17560、Advanced Materials 2018, 30, 1705713、ACS Applied Energy Materials 2019, 2, 4458、Journal of Alloys and Compounds 2019, 781, 744、Journal of Materials Chemistry C 2020, 8, 1909、Journal of Alloys and Compounds 2020, 829, 154634等国际学术期刊上。
本方向致力于设计和开发基于PEDOTs及其水分散体PEDOTs:PSS的材料与器件，建立其单体化合物的高效合成和化学法/电化学法制备技术，研究其光/电性能与有机电子应用（抗静电、透明电极、热电、电致变色、柔性电子等），开拓其在光电催化、化学传感和薄膜自修复等领域的应用。相关工作发表在Chemical Reviews、Polymer Reviews、Journal of Materials Chemistry C、Electrochimica Acta、Science China Chemistry、Langmuir、Polymer、Materials Letters、Journal of Polymer Science Polymer Chemistry、Synthetic Metals等国际学术期刊上，至今被他引800余次，ESI Top 1%高被引论文1篇，出版学术图书章节1篇，申请国家发明专利7项（授权4项）。
