面向低温环境中水、冰与高分子材料界面的关键科学问题，围绕过冷水分子组装、冰化学反应调控、高分子界面力与电演化机制、低温防护功能材料等方向开展系统研究。在基础研究方面，课题组关注在过冷、冻结及外场作用条件下，水分子如何由分子尺度组装形成临界冰核并进一步生长为冰晶，重点揭示界面限域空间、外场扰动、生物分子及高分子材料对水分子重排、成核和结冰过程的调控机制。

       此外，课题组还聚焦低温高分子界面力及电演化的分子本质，研究冻结过程中界面水结构重排、氢键网络演化、离子富集、电荷分离及偶极取向冻结等过程，阐明其对材料黏附、润湿、摩擦、介电响应和界面稳定性的影响。同时，课题组探索冰非均相固态介质中的化学反应与分子组装规律，利用冰晶生长、晶界限域和冻浓缩效应调控反应局部浓度、微环境和选择性，发展冰辅助的纳米材料、有机材料和生物分子有序组装方法。 在应用研究方面，课题组面向极寒地区能源、交通、海洋工程、航空航天和生命健康等重大需求，开展低温防护高分子材料研究，重点发展防冰材料、耐低温材料、保温材料和融冰材料等功能体系，为低温环境下材料服役安全、冰灾防控和先进功能材料创制提供理论基础与技术支撑。