1. 磁制冷材料与器件研究
磁制冷材料，尤其是新型室温磁制冷材料具有强磁晶耦合、体积相变效应和金属间化合物本征性质，大多表现出易碎、难加工成型等特点，解决这些难题是推动其技术应用的必由之路。无论是室温或低温磁制冷材料，要制作成为主动或被动式磁制冷工作床，都需要经历规模化和稳定化制备、切割、加工成型、磁性与非磁性测试的这一流程。本课题组对磁制冷材料的组织调控、制备成型和新概念制冷等方面进行系统研究，致力于发掘高磁熵、高导热、高强度等综合平衡指标的室温磁制冷材料，推动低能耗制备技术的发展。
2. 应力制冷材料研究
固态相变材料在外场激励下，微观尺度的晶格微调会导致宏观尺度的物理特性突变，多用于固态发电、传感、制动和制冷等领域，而主动式固态制冷技术是其中最为突出的应用之一。利用固态相变材料的磁热、弹热、电热等物理现象不断发展起来的固态制冷技术具有绿色环保、高效节能的特点，理论制冷效率较传统气压缩方式可提高30%，具有极其诱人的应用前景。其中热弹相变材料可以依靠多种物理场（力、热、电、磁、光等）驱动相变潜热或调整弹性模量实现固态热效应，相变过程产生弹性形变并具有丰富的变形方式。本课题组致力于最大限度的开发利用相变过程中的弹热效应，借助磁、电等偏置场协同耦合相变增强固态热效应并探索相关科学问题。
3. 拓扑及电子自旋催化
拓扑材料是具有独特自旋和电荷性质的新物态。尤其是自旋这一自由度的介入，极大的丰富了材料的拓扑性质、输运性质及作为器件的应用范围。对有电子转移发生的催化反应过程来说，电子的自旋极化与材料的电子结构、吸附行为及在反应界面处的传递行为密切相关。同时可以通过外场（如磁场、应力场）的引入，实现催化过程效率的调控。本课题组致力于具有可控磁结构及晶体结构的磁有序材料及拓扑材料的设计，以面向清洁能源获取及应对“双碳”挑战的催化反应为探针，通过多种外场耦合手段，系统研究拓扑电子、自旋极化、相变性质等对光/电催化制氢反应、碳一分子定向转化反应及手性分子识别与合成的影响机制，实现基于磁场与电子自旋极化的高效催化材料开发，拓宽拓扑材料/磁性材料的应用场景。
