刘遵峰实验室的主要科研方向是弹性器件、人工肌肉、可穿戴设备、传感器等。针对目前弹性导电材料弹性形变范围小，导电性能易衰退成本高的特点，实验室研发出先进碳弹性导电纤维，具有超大的形变量和优异的导电性质，其稳定性能是目前商业化产品的100倍，在产业界推广证实可广泛应用于下一代可穿戴设备，推动了先进碳材料从实验室走向产业化的进程。重点研究力学性质、电输运性质、发光性质及热学性质、一维纳米材料和纳米异质结构中的结构－性能关系的尺度效应，揭示表面状态和环境对纳米材料和纳米异质结构性能的影响；通过研究纳米结构阵列表面化学、生物修饰(包括官能团的接枝)以及纳米异质结构的环境敏感性等性质，揭示材料与产业化过程中器件工艺兼容性。其中部分纳米生物技术已经进行了产业化生产，将科研成果转化为经济动力和生产力。