凱勒主要研究合成高聚物的結(jié)晶形態(tài)和結(jié)構(gòu)（見高聚物晶態(tài)結(jié)構(gòu)）：①1957年他首先從溶液中生長(zhǎng)出聚乙烯單晶，并發(fā)現(xiàn)這種單晶是由折疊鏈組成的片晶。隨后，研究從溶液中和熔融體中結(jié)晶時(shí)的影響因素及結(jié)晶結(jié)構(gòu)。②研究在流體力場(chǎng)中高聚物的鏈伸直取向和形成纖維狀結(jié)晶的過程。他發(fā)現(xiàn)生成的串晶纖維的中心是伸直鏈，周圍是折疊鏈晶片。還研究高度拉伸的結(jié)晶態(tài)纖維導(dǎo)致高模量和高強(qiáng)度的現(xiàn)象。③他發(fā)現(xiàn)了高聚物膠束狀的結(jié)晶。④他發(fā)現(xiàn),當(dāng)聚苯乙烯與聚丁二烯的嵌段共聚物(見嵌段共聚合)在相分離時(shí),處于玻璃態(tài)的聚苯乙烯鏈段部分形成圓柱狀的實(shí)體，構(gòu)成六方格子，分布在橡膠相中。他還從事生物高分子結(jié)構(gòu)方面的一些研究，如多糖、膠原纖維、脂質(zhì)膜等的結(jié)構(gòu)研究。他發(fā)現(xiàn)生物機(jī)體中的許多物質(zhì)都處于凍膠狀態(tài)。