研究领域：长期从事新型功能材料的制备与物性研究，近十余年的研究方向集中在纳米尺度材料的科学与技术，主要研究方向为碳纳米管的生长机理、可控制合成与应用探索。在深入揭示和理解碳纳米管生长机理的基础上，实现了超顺排碳纳米管阵列、薄膜和线材的可控制与规模化制备，研究并发现了碳纳米管材料独特的物理化学性质，基于这些性质发展出了碳纳米管发光和显示器件、透明柔性碳纳米管薄膜扬声器、碳纳米管薄膜触摸屏等多种纳米产品，部分应用产品已具有产业化前景，实现了从源头创新到产业化的转换。已发表SCI论文100余篇，部分研究结果发表在《科学》(Science)和《自然》(Nature)等国际权威学术期刊上。部分研究成果曾被列入中国十大科技新闻、科技部十项基础研究成果和中国高等学校十大科技进展。

奖励、荣誉和学术兼职：1999年获教育部首届“长江学者成就奖”二等奖。指导的博士生的学位论文有两篇入选“ 全国百篇优秀博士学位论文”。2003年当选中国科学院院士，2010年当选第三世界科学院院士。