1. 類腦芯片及腦啟發式人工智能，
2. 固體電解質及固態電池，
3. 氣體傳感器及人工嗅覺。

華中科技大學材料科學與工程學院二級教授、國家特聘專家、九三學社社員、中國固態離子學會理事、國際期刊“Solid State Ionics”編委、國際固態離子學會（International Society for Solid State Ionics）學術獎評選委員會五名委員之一（其他成員有英國Prof. John Kilner, 德國Prof. Joachim Maier, 日本Prof. Tatsumi Ishihara, 美國Prof. Ryan O’Hayre）。2002年至2012年，任德國于利希研究中心（Research Center Juelich, Germany）終身高級研究員。于利希研究中心是德國國家實驗室，歐洲最大的科研機構之一。1998年至2002年，作為客座研究員在德國馬普固體研究所（Max Planck Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany）從事研究工作。2005年獲美國陶瓷協會學術獎Ross Coffin Purdy Award。在國內外主流學術會議（如MRS, E-MRS, ECS, MS&T, SSI等）及國內外著名高校和研究機構（如麻省理工學院、斯坦福大學、瑞士聯邦工學院、德國馬普研究所、清華大學、北京大學和中科院物理所等）作過80余場大會報告和邀請報告，并擔任分會主席。在Science、Advanced Materials、Advanced Functional Materials等學術期刊發表論文150余篇。2012年1月全職回國后創建了“固態離子學實驗室”，其研究領域可概括為“固態離子導體與混合導體及其在信息、能源與環境等領域中的應用”。