1. 热质理论研究
建立了基于热量的能、质二象性的传热学理论新体系，引入了热质、热质能等系列新物理量，采用流体力学分析方法建立了热质运动的动量守恒定律，即普适导热定律，成功用于超快速激光加热、纳米尺度导热等极端条件下的热分析和热设计。
2. 理论研究
通过热电比拟引入了与电势能对应的新物理量，其本质为热质势能的简化表达式。提出了最小耗散原理，指出传热学过程的最小作用量是耗散率而非熵产率。建立了各种传热过程的平衡方程, 以及优化传热过程的最小耗散率热阻原理。
3. 实际工程应用
提出了基于热量流的多能统一建模与分析方法，提升热电联产机组的整体运行效率；将传热新理论用于数据中心冷却系统的优化设计，提高能效；提出了用于航天飞行器及其载荷热控制与热管理的优化设计方案。
4. 微纳尺度传热
使用原创性的T/H形法、双波长拉曼光谱法实现低维纳米材料多种热、电、力学特性的综合表征，发展了分子尺度的高精度计算方法，准确预测纳米材料的物性。
