김소연 연구실은 고분자 구조와 물성을 중심으로 고분자 나노복합체의 비평형 거동, 블록공중합체 자기조립 기반 나노패터닝, 그래핀·탄소 소재 및 기능성 엘라스토머를 활용한 에너지 저장용 복합소재를 연구하며, 유변학·산란분석·계면제어를 결합해 공정-미세구조-성능의 상관관계를 규명하고 차세대 전지, 전자소자, 코팅 및 나노제조 응용으로 확장하고 있다.