张博士毕业于北京大学化学专业。之后赴加拿大多伦多大学攻读博士学位。他于2012年在加州大学伯克利分校完成了研究生学习。在伯克利，他的研究集中在工程细菌上，将廉价的糖类转化为生物燃料。

在华盛顿大学期间，张博士有一天在C&E News上读到一篇文章关于蜘蛛丝纤维非凡的机械性能（高强度、高韧性和轻质的独特组合）以及人造蜘蛛丝所面临的量产困难。世界各地的许多研究人员曾尝试在包括细菌和酵母在内的各种替代物种中生产合成蜘蛛丝，但未能产生良好的效果，主要是因为蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质，具有极其长且高度重复的蛋白质序列。微生物通常难以合成如此大量的重复蛋白质。读到这篇文章，张博士意识到他可以利用他的合成生物学专业知识来解决这个问题。从那时起，他在接下来的几年里开发了多种策略，使用工程细菌来生产合成蜘蛛丝纤维。

2018年，张博士发表了一篇关于使用工程细菌大肠杆菌 （Escherichia coli）生产蜘蛛丝蛋白的研究论文。这是第一次证明，由微生物制成的合成丝纤维可以与蜘蛛制成的天然纤维一样好。后来在2021年，他设计了类淀粉蛛丝融合蛋白，进一步地提高了纤维强度。他的团队设计了一种改良的丝蛋白，替换了⅓的原始蜘蛛丝蛋白序列，由此产生的纤维比某些天然蜘蛛丝更坚固、更坚韧。这就是他的研究与其他研究团队的不同之处，并产生了更好的结果。

而最近（2023年）的研究结果解决了量产问题，他的团队可以从一升细菌培养物中提取八克的纤维材料。大分子序列在遗传上不是很稳定；任何微生物都不容易产生大量重复的蛋白质；蛋白质序列越长，突变的概率越高而产量就越低。在寻找解决这个问题的策略时，张博士意识到，如果蛋白质可以在其末端相互作用，则有可能从相对较小的蛋白质中产生强纤维而同时保持产量，这可以通过相互作用的无序蛋白质来实现。

无序蛋白质做为首选是因为它们没有蛋白质折叠问题。一种有相互作用的无序蛋白质是贻贝足蛋白 (Mfp)。他的团队表明，将Mfp添加到丝蛋白的两端，不仅可以提高所得纤维的强度，还可以提高蛋白质的生物产量。张博士将继续开发具有更好特性的蛋白质序列。这将为长期发展铺平道路，因为根据张博士的说法，我们需要找到可持续的、可生物降解的织物来替代石油衍生的纤维材料，如尼龙和聚酯。

张博士希望他的团队能与产业合作，将他们的技术和产品应用到体育、医疗、航天等方向。张博士认为，他的实验室的技术可以在可持续面料方面实现非常快速的创新；一个纤维工程的新想法，从设计、构建到测试，可能只需要短短两周的时间。

张博士认为合成丝具有巨大的潜力。除了重量轻的特性外，它的强度和耐用性对于其他工业用途也非常有用。使用他们的技术，可以将许多新功能整合到他们的纤维中，从而产生可再生、坚固、可生物降解和功能性的材料。