重点开展高性能的碳纤维及其复合材料、有机硅材料等设计制备及工程化及复合材料结构仿真分析和智能检测等研究工作，主要服务于国防、航天航空和高端制造等领域。主要包括丙烯腈聚合与纺丝工艺、纤维碳化结构演变、碳纤维复合损伤容限分析与健康监测技术、高性能复合材料设计与制备等；在有机硅材料研究领域，主要针对高阻尼减震、耐高温、耐介质、耐烧蚀等耐极端环境和口腔等特殊环境要求，开展具有阻尼、自愈合、抗菌等功能的有机硅材料的设计与制备。近年来，该方向承担了国家863、973、国家重大专项等课题50余项，形成了以理论研究为基础，产学研相结合，上下游应用一体化科研模式，在全国设立有多个技术转化平台；研究成果在大型飞机、“神舟”、“天宫”等重大工程和国家电网、油田采油、公共安全等重点领域获得应用，拥有专利100余项，获得省部级奖励3余项。