（1）生物质高分子及其仿生材料
    以植物油、脂肪酸、松香。氨基酸等小分子生物质为原材料。突破目前分子设计的瓶颈，获得多种多样的小分子衍生化合物和单体；再利用多种高分子合成技术制备一系列高性能、功能化的高分子新材料。开展基于生物质高分子新材料在仿生材料中的应用研究，具体包括：皮肤仿生材料、高弹力蛋白仿生材料、蜘蛛丝仿生材料、自修复材料等。
（2）生物质纳米材料
    以林业木粉及农作物秸秆为原料，发展分离提取纤维素、木质素和半纤维素的高效、环保、低成本的方法。开展基于纤维素的纳米晶体和纳米纤维的制备新方法研究。
（3）生物质分子化学设计与改性
    利用合成生物学，酶催化合成、微生物代谢工程合成可降解高分子材料，蛋白质工程制造碳氢化合物，脂肪酸；化学或酶催化对木质纤维素降解成分子中间体，包括小分子羧酸、内酯、脂肪酸。与方向一、方向二开展合作交叉研究，合成高效单体和功能性高分子材料。
（4）生物质化学催化

    通过化学催化或酶催化法降解木质纤维素制备生物油，分离并获取乙醇、糠醛、呋喃等平台化合物。对平台化合物进行化学改性制备单体，与方向一和方向三协同设计制备基于生物质的高分子新材料。