Один із напрямів наукової діяльності відділу - діагностика структури та властивостей гетерогенних полімерних систем різного рівня топологічної складності. Співробітниками відділу розроблено комплексний підхід до діагностики неорганічних та органо-неорганічних нанокомпозитних матеріалів, який полягає у використанні методів рентгенографії для встановлення структурних параметрів та особливостей фрактальної організації нанокомпозитів різного ступеня впорядкованості. Проведена на органо-неорганічних і неорганічних нанокомпозитах різного типу апробація вищеописаного підходу показала, що характеристики наноструктурованих систем низької розмірності типу фракталів різної природи. Зміна числа структурних рівнів, типу фракталів на кожному з них, величини фрактальної розмірності і розміру первинних часток, агрегатів і агломератів зумовлені варіацією зовнішніх параметрів, умов синтезу і складу вихідних систем. Завдання діагностики такого роду систем полягає у виявленні можливостей спрямованого впливу останніх, що необхідно для керування структурою та структурно-залежними властивостями матеріалів.

Інший напрям діагностики властивостей, що активно розвивається у відділі у тісній співпраці з відділом атомного реактора Інституту ядерних досліджень НАН України, - нейтронна спектроскопія. З використанням нейтронних методів проведені дослідження процесів самодифузії зондових молекул у просторово обмежених системах, вивчені процеси пролонгованого виходу біоактивних молекул з нано- та мезопоруватих матриць, досліджені процеси комплексоутворення в сорбентах і флокулянтах. Зокрема, було встановлено, що в режимі макроскопічного перебігу дифузія трейсерів у порах пористих матриць має універсальну поведінку, тобто характер дифузії трейсерів визначається лише інтегральною характеристикою параметра взаємодії дифузанта та оточення, а також концентрацією перешкод.

Напрям робіт, початок яких було покладено ще в рамках відділу молекулярної фізики полімерів (до 2005 р. відділ очолював доктор хімічнихнаук, професор В.В. Шилов), пов'язаний з дослідженням фазових переходів і критичних явищ у полімерних системах. У зв'язку з інтенсивним розвитком нанотехнологій особливо цікаві перспективні дослідження у цьому напрямі для просторово обмежених полімервмісних наносистем. Серед найбільш значущих результатів цього напряму слід відзначити виявлення універсальної поведінки полімерних систем в околі

критичних точок фазових переходів другого роду, визначення ізоморфного параметра порядку для системи полімер-розчинник, розробка скейлінгового підходу для описання критичної поведінки полімерних розчинів у термінах різних параметрів порядку, а також зв'язок між перколяційним механізмом процесів гелеутворення та фрактальним характером наногетерогенних пористих структур полімерних гелів.

      Наступний науковий напрям пов'язаний з дослджіеннями впливу координаційних комплексів металів на структуру та властивості полімерних системю Співробітниками відділу розроблена комплексна схема оцінки структурної морфології та теплової релаксації металовмісних органічних полімерів за допомогою ЕПР зондів різної природи. Вперше розроблений метод модифікування in situ зшитих поліуретанів моно- та полігетероядерними координаційними сполуками металів для отримання термостійких органічних еластичних систем з напівпровідниковими рівнями провідності. Показано, що використання металокомплексів для модифікації структури полімерних матриць на основі органічних полімерів - ефективний спосіб молекулярного дизайну наноструктурованих полімерних систем з різними функціональними властивостями.

Напрям, пов'язаний з дослідженням термомеханічних і транспортних властивостей термопластів та еластомерів, - логічне продовження досліджень, започаткованих раніше у відділі теплофізики полімерів (до 2006 р. відділ очолював доктор хімічних наук, професор В.І. Привалко). В рамках цього напряму синтезовані нові термостійкі полімери класу поліамідоімідів, що містять мезогенні фрагменти у макромолекулярному ланцюзі. Отримані нові термопластичні матеріали 3 покращеними діелектричними характеристиками у широкому діапазоні робочих параметрів. Проводяться комплексні дослідження структури та властивостей у полімерних системах наповнених ізометричними та анізометричними наповнювачами (шаруваті силікати, нанотрубки тощо).

Серед перспективних практичних розробок відділу слід виділити:

Високо провідні і гібридні матеріали для протон обмінних мембран полімер-електролітних водневих паливних елементів та іншого електрохімічного обладнання;

- органо-неорганічні золь-гель нанокомпозити для резистивних сенсорів;

- матеріали на основі блокованих поліїзоціанатів: сорбційні матеріали та флокулянти на основі водорозчинних полісахаридів, фрикційні матеріали для гальмівних колодок автомобілів і полімерне зв'язуюче для фрикційних матеріалів, термостійкі електроізолюючі композиції для тонкостінних електронагрівачів;

- водорозчинні фотополімерні матеріали для офсетного друку;

- еластичні високотемпературні поліуретанові напівпровідники;

- високотемпературні полімерні діелектрики.

Перспективні наукові напрями діяльності відділу: 

нанофізика та нанохімія, просторово обмежені полі-мерні сис-теми, органо-неорганічні золь-гель гібриди, полімерні системи модифіковані металокомплексами, термопластичні та наповнені нанокомпозити, тверді полімерні електроліти та гель-електроліти, протон-обмінні мембрани для паливних елементів і сенсорів.

Основні експериментальні методи, що використовуються у відділі:

ширококутова та малокутова рентгенографія; нейтронна спектроскопія; діелектрична релаксаційна спектроскопія; диференційна сканувальна та модулювальна калориметрія; деформаційна калориметрія; калориметрія розчинності; методика визначення теплопровідності матеріалів; високобарична термоп'єзометрія та дилатометрія; ЕПР- спектроскопія; УФ- ІЧ- та видима спектроскопія; термогравіметрія.

Вагомий внесок у розвиток робіт відділу зробили: 

доктор хімічних наук, професор В.В. Шилов, доктор хімічних наук, професор В.П. Привалко, доктори хімічних наук Ю.М. Нізельський, Цукрук В.В., доктор фіз.-мат. наук Ю.Б. Мельниченко, кандидати хімічних наук: Ю.Д. Бесклубенко, С.С. Демченко, Ю.П. Гомза, Н.В. Козак, Т.А. Шанталій і Д.А. Усенко