У відділі розвиваються чотири наукових напрями: 

• Кореляція між електронною структурою, фазовими перетвореннями та властивостями сталей;
• водень у конструкційних матеріалах;
• магнітопластичність;
• механізм формування шахтного метану.

У рамках першого напряму досліджується електронна структура багатокомпонентних твердих розчинів на основі систем залізо-азот і залізо-вуглець, її вплив на фазові переходи, дефекти кристалічної будови, механічні та фізико-хімічні властивості.

Досліджується фізична природа водневої крихкості конструкційних матеріалів на основі заліза, нікелю, титану. У рамках даного напрямку розроблено електронну концепцію водневої крихкості конструкційних матеріалів. На цій основі розробляються воднестійкі конструкційні матеріали.

З 1998-го року досліджується фізична природа ефекту магнітопластичності, тобто пластичної деформації, індукованої магнітним полем у сплавах Гейслера системи Ni-Mn-Ga. Розробляються функціональні матеріали з пам'яттю форми, що змінюється за допомогою магнітного або магнітно-термічного впливу.

З 2008-го року досліджується механізм формування метану в вугіллі. Доведено його безперервне утворення у вугіллі при наявності 2 - і 3-валентних сполук заліза.