Η πραγματοποίηση του ερευνητικού στόχου, θα στηριχθεί σε δύο άξονες, τον άξονα Δομής και τον άξονα Λειτουργικότητας. Ο άξονας δομής αποτελείται από μελέτες οι οποίες θα στοχεύσουν στη βελτίωση ιδιοτήτων που ελέγχουν την απόδοση των καινοτόμων υλικών σε μηχανικά φορτία και περιβαλλοντικές καταπονήσεις. Παραδείγματα στοχευμένων ιδιοτήτων αποτελούν η δυσθραυστότητα, αντοχή σε στατική και δυναμική μηχανική φόρτιση, απορρόφηση υγρασίας, αντοχή σε φθορά τριβής και θερμική σταθερότητα. Οι μελέτες του άξονα δομής χωρίζονται στην υβριδική και την ιεραρχική προσέγγιση. Κατά την υβριδική προσέγγιση, θα διερευνηθεί η επίδραση της συνδυαστικής προσθήκης ενισχυτικών φάσεων, όπως νανο-σωλήνες πολλαπλού τοιχώματος (ΝΣΑ) και άμορφος άνθρακας (ΑΑ), στις ιδιότητες της μητρικής εποξικής φάσης. Αντίστοιχα κατά την ιεραρχική τροποποίηση, θα διερευνηθεί η επίδραση της ανάπτυξης και εναπόθεσης ΝΣΑ σε επιφάνειες ινών άνθρακα, στις ιδιότητες των ινών αλλά και της διεπιφάνειας μεταξύ ίνας και μητρικού υλικού. Ακολούθως, η υβριδικά τροποποιημένη μητρική φάση και οι ιεραρχικά τροποποιημένες ίνες άνθρακα, θα συνδυαστούν για την παρασκευή των τελικών προηγμένων υβριδικών ιεραρχικών ινοπλισμένων σύνθετων υλικών (ΠΥΙΣΥ).

Οι παράλληλες μελέτες του άξονα Λειτουργικότητας μπορούν να χωριστούν σε δύο κατευθύνσεις, μία κατεύθυνση που θα επικεντρωθεί στη βελτίωση ηλεκτρικών και θερμικών ιδιοτήτων καθώς και μία δεύτερη που θα επικεντρωθεί στην ανάπτυξη εργαλείων που θα προσδώσουν και εκμεταλλευτούν τις επιπλέον λειτουργικότητες των καινοτόμων υλικών. Ιδιότητες ενδιαφέροντος στην πρώτη κατεύθυνση αποτελούν η ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα οι οποίες μπορούν να συνδεθούν με εργαλεία ελέγχου δομικής ακεραιότητας (ΕΔΑ) και απόδοσης θερμοηλεκτρικής /αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας αντίστοιχα, τα οποία εμπεριέχονται στην δεύτερη κατεύθυνση.