精细化工

原子尺度材料设计理论
核材料与辐照效应
压缩科学
纳米物理
晶体缺陷
表面聚集、吸附与催化

1. 提出构建分析型EAM多体势的基本方法和相关依据，发展完成了典型金属和多元合金系的分析型EAM多体势的构筑并应用于诸多领域。以所构建的分析型EAM多体势为基础，结合晶格动力学、分子动力学、Monte Carlo、KMC等多尺度模拟方法编写相应计算程序，通过并行算法研究开发了系列的计算软件。
2. 发展了纳米体系自由能的计算方法，分析了尺寸和表面效应对互不固溶合金系热力学特性的影响，系统研究了纳米体系的结构特征、晶粒长大、熔化和凝固的结构演化及热力学参量变化规律，为纳米热力学的建立与发展奠定了基础。
3. 系统研究了氦原子在金属与合金中的扩散规律和与点缺陷、位错、晶界等晶体缺陷的相互作用规律，揭示了氦原子的迁移、聚集、形核长大成泡的动力学过程和物理机制、氦泡的演变及释放规律等，提出了合金固氦能力的量化评价方法，发展了KMC应用于辐照损伤的研究方法,为核材料科学的发展打下了良好的基础。
4. 通过研究镁合金、高温合金等合金系中添加元素的分布规律和温度效应等对其微观结构的演变规律和宏观力学性能的影响关系，分析了合金化效应的微观强化机制，为原子尺度合金设计理论的发展奠定了基础。
5. 针对金属与合金的表面结构、表面振动特性、表面聚集、表面扩散动力学、表面预熔、表面吸附与催化等相关问题进行了深入系统的研究，揭示了表面结构与表面非谐效应的量化关系，建立了一套较系统的研究金属表面与气体原子分子相互作用的理论模拟方法。

1. 高通量多尺度材料模拟与性能优化设计平台，2018-2022年，1807万元，国家重点研发计划材料基因工程关键技术与支撑平台专项，主持
2. 液态锂壁在未来聚变装置应用的基础研究，2013-2017年，160万，国家磁约束核聚变能发展研究专项（2013GB114001），主持课题1湖南大学部分。
3.高温高压条件下金属铌和铀的原子间相互作用势的构建与应用2019-2021年，60万元，国家自然科学基金NSAF联合基金课题(U1830138)，主持
4.动态加载下铁的塑性与相变微观耦合机制理论研究 ，2016-2018年，74.4万元，国家自然科学基金NSAF联合基金课题(U153010129)，主持
5.哈氏合金抗中子辐照特性评价及成分优化的原子模拟，2015-2018年，80.0万元，国家自然科学基金课题(51471068)，主持
6.中子辐照条件下液态LiPb/固态Fe界面相互作用的原子模拟，2013-2016年, 80.0万元，国家自然科学基金课题(51271075)，主持
7.第三组元在镍基单晶高温合金强化机理的原子模拟研究，2011－2013年，38万，国家自然科学基金 （No.51071063），主持。
8.高压下过渡金属原子势函数的研究，2011－2013年，31万，国家自然科学基金 （No.11076012），主持。
9.贮氚LaNiAl合金中氦原子扩散和氦泡形成及演变规律的原子模拟研究，2009－2011年，36万，国家自然科学基金 （No.50871038），主持。
10.湖南省极端气象灾害预警评估技术体系研究与示范，2008－2011年，500万，湖南省科技计划重大专项，子项目负责人（70万）。
11. 超低平衡压氢同位素清洗材料研制，2008－2010年，95万，军品协作配套科研项目，子项目负责人（24万）。
12. 金属表面二维团簇自扩散动力学行为的原子模拟，2007－2009年，29万，国家自然科学基金 （No. 50671035），主持。
13.多层次-跨尺度物性关联机制及算法与材料设计，2008-2010年，8万，钢铁研究总院，主持。
14.稀土镁合金的合金化微观机理的原子模拟研究，2006年，10万，国家自然科学基金 （No. 50571036），主持。
15. 纳米铝化物涂层的力学性能与原子模拟，2004－2006年，24万，国家自然科学基金 （No. 50371026），主持。