Специалист в области наук о материалах, один из основателей школы современного материаловедения, автор научных разработок конструкционных и функциональных материалов нового поколения, которые нашли практическое применение в эксплуатируемых и перспективных летательных аппаратах, газотурбинных двигателях и установках, ракетной, космической и специальной технике.

Сфера научных интересов

Направления материаловедения:

•‎ жаропрочные и легкие металлические сплавы,
•‎ теплозащитные и огнестойкие материалы,
•‎ полимерные, керамические и металлокерамические композиционные материалы,
•‎ лакокрасочные и жаростойкие покрытия, клеи, герметики и другие материалы. 

Под его научным руководством выполняется комплекс исследований, направленный не только на изучение свойств и строения, химического, биологического, климатического воздействия на жизнеспособность и эксплуатационные свойства материалов, но и на разработку технологий их производства и применения, включая аддитивные технологии, в приоритетных изделиях машиностроения и других отраслях промышленности.

Является автором исследований по разработке материаловедческих и технологических решений с применением цифровых технологий и их практической реализации в серийном производстве.

Научные достижения, выполненные на предложенном и развитом им принципе разработки материалов и производственных технологий нового поколения на базе неразрывности процесса «материал-технология-конструкция» во многом определяют уровень российской материаловедческой науки.

Активно развивает академическую и отраслевую науку, является представителем Президента Российской Федерации в попечительском совете Фонда перспективных исследований, членом Президиума научного совета Совета Безопасности Российской Федерации, Научно-технического совета Военно-промышленной комиссии Российской федерации, Авиационной коллегии при Правительстве Российской Федерации, Президиума РАН. 

С 2005 года избирается президентом Ассоциации государственных научных центров Российской федерации.

Его научная деятельность нашла отражение в 435 публикациях в отечественных и зарубежных рецензируемых изданиях, в их числе 12 монографий, а также в 530 патентах Российской Федерации и 11 международных заявках. 

Является заведующим кафедрой материаловедения МГТУ им. Н. Э. Баумана и профессором кафедры факультета наук о материалах МГУ им. М. В. Ломоносова, Почетным доктором СГАУ им. академика С. П. Королева (г. Самара), Почетным профессором КНИТУ-КАИ (г. Казан), Почетным профессором ПНИПУ (г. Пермь).

Премии и награды

•‎ Государственная премия СССР в области моторостроения, 1987 г.
•‎ Государственная премия РФ в области науки и техники, 1999 г.
•‎ Премия Правительства РФ за разработку и создание новой техники, 2002 г.
•‎ Премия Правительства РФ 2010 года в области науки и техники.
•‎ Почетная грамота Президента Российской Федерации, 2012 г.  
•‎ Государственная премия РФ в области науки и технологий 2014 года, 2015 г.
•‎ Орден Почета, 1998 г.
•‎ Орден «За заслуги перед Отечеством IV степени», 2002 г.
•‎  Орден «За заслуги перед Отечеством III степени», 2008 г.
•‎ Орден Александра Невского, 2018 г.
•‎ Премия Правительства РФ 2023 года в области науки и техники.