研究方向一：超材料结构设计及制备技术
使用Material Studio、LAMMPS、COMSOL和ANSYS软件从原子尺度、微纳尺度和宏观尺度进行多尺度模拟，开展量子点、纤维、薄膜、粉体等超材料结构基元设计，对散热方式、热应力进行仿真分析优化，实现超材料与常规材料的融合及光学、热学、电学、磁学及力学性能的可控性。
电子元器件封装关键材料与技术。针对我国5G/6G通讯系统级封装（SIP）技术的瓶颈，开展高导热和高强度陶瓷基板材料结构设计与制备工艺研究。
高温/高强度气凝胶制备理论与关键技术。针对节能减排技术对气凝胶结构件高强度的迫切需求，开展多重基元（核壳、纤维、二维材料等）结构设计与制备工艺研究，解决材料创新和结构设计与性能（声、热、电、吸附、催化等）关联机制的问题，明确气凝胶中硅-铝-氧对气凝胶三维骨架结构和孔结构的影响规律。
新型电磁屏蔽超材料设计理论与应用。针对轨道交通、航空航天等领域对电磁屏蔽关键材料的重大需求，开展新型超材料设计理论研究，解决传统电磁屏蔽材料在极端条件下的服役稳定性问题，开展具有反常电磁性能的超材料结构设计与制备新工艺研究，研究超材料复合应用新方法。
研究方向二：超材料与微器件的设计与加工
功能集成化MEMS微机械传感器和射频功率器件的设计与加工技术。基于超材料功能特点，进行射频功率半导体芯片封测工艺及低成本封装结构的气密性研究，采用在芯片背面或者热沉芯片焊接位置沉积可焊性涂层工艺，改进芯片焊接方式，降低芯片焊接界面热阻，降低芯片结温，实现高可靠低成本和低热阻的芯片焊接技术，提高芯片工作的长期可靠性。
超薄隔热器件设计与加工研究。根据电池对隔热器件尺寸和性能要求进行结构设计与多场仿真模拟，确定各组件材质及性能参数，封接方案与器件组装工艺，降低界面热阻，进行环境模拟实验，保证产品性能的可靠性和稳定性。
电磁屏蔽和光开关器件的设计与加工研究。基于超原子尺寸和周期设计，根据实际应用要求，设计射频隐身斗篷或非互易超材料电磁屏蔽器件，通过结构的设计与场分布的仿真模拟，研究组成陶瓷/半导体等材料电磁性能受加工工艺及电磁场的影响规律，确定结构及组成材料的参数，优化加工工艺，形成新型电磁屏蔽器件和光开关的设计与加工关键技术。
研究方向三：超材料与微器件的产业化
依托河北鼎瓷电子科技有限公司和建邦新材料科技（廊坊）有限公司两个共建单位，主要研究生产过程中的产品质量一致性、良率控制与提升，工作效率提升，产品的模具化生产，操作的自动化等。通过优化生产线工艺，实现陶瓷封装外壳、射频功率器件、气凝胶毡等产品的批量化生产。