1. 脆性材料的延性切削加工

针对关键光学器件、复杂微纳结构和重要难加工材料在超精密加工时所遇的前沿科学与工程难题，于超精密微纳加工和脆性材料延性加工等方面开展了在国际上具有广泛影响的独创性研究，提出了全新的脆性材料延性加工机理和数学模型，并将其成功应用于多种脆性材料如硬质合金、玻璃、单晶硅等，实现了这些脆性材料的延性加工，并获得了纳米级的表面加工精度。并应用能量场如热能和超声振动辅助，实现了脆性材料复合超精密延性加工，提高了单晶硅和玻璃延性可加工性能，其表面加工质量可达纳米级的表面粗糙度及亚微米级的轮廓精度。相关的研究成果发表在由Springer出版的学术专著《脆性材料的延性域切削》中。

2. 超精密切削加工

当进行光学自由曲面的超精密切削加工时，由于加工表面形状复杂、加工精度要求高，市场上仅有的两个CAM软件Diffsys和NanoCAM无法实现超高精度的编程要求和刀具路径，为此成功地研究开发了一套纳米精度的CAM软件，用于金属光学表面超精密加工时其表面粗糙度可达3纳米，并在世界上首次实现了折叠式菲涅尔透镜和复合多边形菲涅耳透镜光学模芯的超精密加工，在辊轮表面进行非旋转对称菲涅尔光学结构的超精密加工，并且将复杂非对称结构在辊轮上的加工效率提升了一个数量级以上（×30倍）。这些滚轮模具已用于辊对辊热压的聚合物菲涅耳透镜阵列的光学薄膜的制造。由于高性能柔性电子产品极大地受限于电子印刷的线宽（> 50微米），从而导致其透明度差和分辨率低。为此成功开发了一种超精密加工技术用以加工出最小凹版细胞单元为5微米级的金属辊轮模具，并用辊对辊热压技术实现了10微米级的电子印刷，极大的满足了高性能柔性电子产品应用需求。研究成果分别在第15届和第19届欧洲精密工程与纳米技术学会学术大会做分会主题报告