本研究方向紧紧围绕新能源材料领域的核心问题，面向我国科技和产业发展目标与需求，以相变材料（太阳能光热材料）、电池材料、储氢材料、太阳能光电材料、热障涂层、陶瓷材料、电力绝缘材料以及生物质能领域的相关材料作为核心内容，着重研究新能源体系材料、相变材料和光催化材料的控制合成方法、结构与性能的关系，指导新能源材料和环境功能材料的开发应用，在陶瓷材料、电力绝缘材料、相变材料制备与应用关键技术、TiO2纳米材料的光电转换性质和储能材料等几个方面取得了重要科研成果。
相变材料、陶瓷材料、绝缘材料等属于新型绿色能源材料，可用于太阳能光热利用和余热回收等新能源开发和能源高效利用等领域，也可用于能源、交通、电力设施和电子器件等的热保护与热管理，为电力能源输送设备等提供重要保护作用。在2011-2013年期间，该领域在国家自然科学基金、省自科基金等项目和重点实验室的大力支持下，成功制备出多个系列高储热密度定形相变材料的基础上，结合纳米科技，成功制备出一系列的含金属纳米材料、纳米石墨片的复合定形相变材料和以膨胀石墨为骨架的高导热定形相变材料，并初步开展了所制备的定形相变材料在大功率锂离子电池的热管理和与热电材料联用等领域的应用基础研究，成功研发超/特高压绝缘纸板关键技术并实现产业化。该方向完成各类纵向科研项目24项，其中国家级项目7项，经费共395万元，获吉林省自然科学一等奖一项，湖南省技术发明二等奖一项，湖南省科技进步二、三等奖各一项等，获得国家专利26项，出版专著1部，发表学术论文31篇，其中一区论文4篇。
重点实验室紧紧围绕新能源材料领域的核心问题，面向我国科技和产业发展目标与需求，以生物质能源、光电转换材料及环境功能材料的合成研究作为核心内容，着重研究新能源体系材料和光催化材料的控制合成方法、结构与性能的关系，指导新能源材料和环境功能材料的开发应用。近年来，在如下几个方面取得了重要科研成果：
（1）高性能相变材料的开发与应用基础研究
重点开展了高性能相变材料的制备与应用基础研究，制备了聚苯胺基定形相变材料、软硬嵌段定形相变材料、金属纳米线掺杂的复合定形相变材料及石墨基定形相变材料，并深入研究了材料的性能，取得的主要成果如下：
1）在室温下制备了聚苯胺基定形相变材料，在所制备的聚苯胺基定形相变材料中，固-液相变材料（PCMs）与聚苯胺（PANI）之间无强的化学作用；随着材料中PCMs含量的增加，PANI对PCMs从完全包覆（PCMs含量70%以下）逐渐变为部分包覆（70%以上）。由于PANI对PCMs的吸附作用，部分包覆的材料也表现出良好的定形性能。部分研究结果已发表在太阳能材料领域的顶级期刊Sol Energ Mat Sol C（Sol Energ Mat Sol C, 114 (2013) 136-140.）上。
2）首先将聚乙二醇（PEG，分子量为10000，6000和2000)和三苯甲基三异氰酸脂（TTI）在80℃预聚合5小时，然后加入季戊四醇扩链，得到聚氨酯多嵌段共聚物的定形相变材料。该系列材料吸热过程的开始相变温度（Tonset）比纯PEG要低3~5℃，材料的相变储热能力（ΔH）可达135J/g左右。材料在300℃以下不会被热解。
3）制备了掺杂金属纳米线的复合定形相变材料。将铜纳米线与TD复合，当铜纳米线含量达59%时，得到了定形性能良好的纳米线/TD定形相变材料，其ΔH接近90J/g且具有良好的循环储热稳定性，导热性能增强9倍。该部分研究结果已发表在Sol Energ Mat Sol C（Sol Energ Mat Sol C, 105 (2012) 174-178.）上。
将金属纳米线在PCM熔点之上超声分散到含PCM的乙醇溶液中，除去溶剂，按聚苯胺基定形相变材料的制备方法，得到纳米线/聚苯胺基定形相变材料。CTAB和SDBS均可用于制备长链醇系列定形相变材料，但只有CTAB适合于长链脂肪酸体系。纳米线被PCMs包埋后未被氧化破坏，研究发现纳米线被分散到定形相变材料中并被其包覆，覆盖了一层PCMs和PANI，且纳米线未被氧化。
4）研究了锂离子电池充放电过程中的热力学行为及相变材料对其热保护。采用电化学-量热联用技术系统地研究了锂离子电池在不同温度和倍率下充放电过程中的热电化学行为，获得了电池充放电过程中的一系列热力学参数，探索了相变材料应用于锂离子动力电池热管理，为下一步将定形相变材料应用于锂离子动力电池热管理打下基础。
5）制备了石墨基定形相变材料。以膨胀石墨与纳米膨胀石墨片为导热填料，制备得到膨胀石墨/十四醇(EG/TD)和纳米膨胀石墨片/十六酸/聚苯胺(xGnP/PA/PANI)两种定形相变材料。在xGnP/PA/PANI中，xGnP与PA是被沉积在其表面的PANI所包覆而表现出定形性能。而在EG/TD中，十四醇被EG中的孔隙所吸附，在熔化后不会泄漏，两种材料均表现出很高的相变储热能力，最低相变潜热均大于150J/g。同时，材料的导热系数得到到明显改善。在EG/TD中，而添加6%的xGnP时，xGnP/PA/PANI复合定形相变材料可达到1W/mK以上，添加20%的EG可使材料的导热系数达到约5W/mK。同时我们发现xGnP/PA/PANI复合定形相变材料可以承受较高的压力，将其在10MPa下压成饼后，加热到80oC材料形状不变且无泄漏。
6）开展了复合增塑及“准非烧结”节能技术在陶瓷生产中的推广应用研究。从陶瓷低温烧结理论，低温陶瓷坯料配方以及与其相适应的釉料配方，复合增塑剂的增塑机理与工艺优化，低能耗窑炉的设计与生产技术等方面开展系统研究，有效解决了传统陶瓷制品烧成温度过高（1200℃以上）导致能源消耗过大，坯料成型性能差和产品热稳定性能差等关键技术问题，取得创新点如下：①首次提出“准非反应”烧结理论，揭示了“准非反应”烧结机理及烧结动力学，探讨了影响“准非反应”的烧结因素，制定了基于这一理论的低温陶瓷烧成技术路线；②研究低温陶瓷坯料配方，探讨了原料组成对干坯强度和成型性能的影响，研究了适合低温陶瓷坯料的复合增塑剂和稀释剂，解决了由于坯料中瘠性料过多引起的干坯强度过低的关键问题，确定了坯料的成型工艺路线；③开发与低温陶瓷坯料相匹配且满足不同领域传统陶瓷生产的釉料配方，解决了产品热稳定性较差的问题；④研究多途径利用窑炉余热的技术，制定了辊道窑节能技术改造的设计方案。
研究成果“复合增塑及“准非烧结”节能技术在陶瓷生产中的推广应用”获得2013年湖南省科技进步三等奖。
（2）超/特高压绝缘纸板关键技术研发及其产业化
随着国民经济发展，我国输变电向超/特高压、大容量、低损耗和远距离发展。变压器是输变电的核心设备，而绝缘纸板和成型件是变压器的关键绝缘材料和组件，起支撑、隔离、固定、出线等绝缘作用。因绝缘纸板产品长期处在超/特高压和高温的工作环境，对其机械强度、电气性能、抗老化性能、安全可靠性和使用寿命等提出超高要求。而该产品的技术和市场长期被国际集团所垄断，使我国电力能源输送安全存在较大风险。然而相关企业只生产厚度≤8mm的一次成型产品，不能满足日益发展的输变电设备超大功率、特高压和超长寿命的要求。8mm以上的产品需求只得采用胶黏剂层压加厚，因胶黏剂高介电常数和与纸板收缩系数不同步等弊端，影响到绝缘体系介电常数的均一性，存在界面效应及变压器油纸绝缘相容性等问题。这严重制约了我国超/特高压输变电工业的发展。
重点实验室联合湖南广信公司，重点攻克超/特高压绝缘纸板及绝缘成型件关键技术。项目组从原材料的制备到最终产品的制造，建立了系统的理论体系和完整的生产工艺体系，解决了一次成型超厚绝缘纸板工艺世界性技术难题，研发出以“一次成型超厚绝缘纸板”、“无胶粘绝缘纸螺杆和无胶粘L型夹件绝缘件”为代表的系列产品，替代胶黏层压加厚技术，性能大幅提升。该技术实现了超/特高压输变电设备关键绝缘材料的国产化，经济和社会效益显著。
项目深入研究纤维氢键结合、干燥热力学传递和动力学理论，将纸板层间施胶叠加热压改为纯纸浆分子静电吸附，纸坯叠加、绕卷或无胶喷浆浇注一次成型，解决了界面效应、油纸绝缘相容性等问题，大幅提升绝缘纸板及成型件在超/特高电压工况下的电化学稳定性，延长了产品使用寿命。该技术将替代目前主流的层间胶粘技术。主要创新点为：
①依据木质纤维素理化性能变化规律和超厚绝缘纸板成型机理及特殊工艺要求，首创了独特的生产工艺和生产环境的综合技术体系。
②攻克了产品生产超厚、无胶粘技术难题，开发了一次成型超厚绝缘纸板及无胶粘成型件系列产品，填补国际空白。
目前，项目成果已实现产业化，并广泛应用于特变电工、西电集团、山东电力等主要大型变压器制造企业，尤其在西电东输过程中发挥了非常重要的作用。近年来，本项目累计新增产值116739万元，新增利润18862万元，新增税收11328万元，新增出口创汇2223万美元，减少外汇支出超过20亿元。
项目自投产以来，社会效益和间接经济效益显著，主要体现在：
① 促进就业。在国家就业形势依然严峻的情况下，该项目发挥了社会就业带动效应，据统计，截至目前，该项目直接吸收了400 余人就业，带动社会运输近20 万吨，促进了湖南地方经济的发展。
② 增加财政收入。该项目累计上缴税金11328 万元。
③ 提高国际竞争力。实现超/特高压电网设备所需的绝缘纸板和绝缘成型件国产化，为变压器制造企业降低绝缘材料成本近60 亿元，减少外汇支出，提升变压器绝缘行业整体技术水平，提高变压器安全运行性能，提升了国际竞争力。
④ 保障国家能源安全。项目突破了特高压输变电过程中对绝缘材料要求的关键技术，提高了国内输变电领域关键绝缘材料的安全可靠性，有效保障国家能源安全。
⑤ 环境效益显著。研制超/特高压绝缘纸板及绝缘成型件成套环境保护技术体系和相关装置，生产工艺具备明显的节能、降耗优势，实现环境无公害绿色生产，环境效益显著。
研究成果“超/特高压绝缘纸板关键技术研发及其产业化”获得2012年湖南省技术发明二等奖和2012年邵阳市科学技术进步一等奖。
绿色能源材料研究也是重点实验室有特色、实力很强的研究方向，共获得7项国家级项目。该研究方向有6名科研骨干，包括2名长沙理工大学湖湘学者特聘教授、1名教授和3名副教授。该研究方向取得的主要科研成果有：
（1）科研项目：获得各类纵向项目24项，其中国家级项目为7项、其他类别项目17项，科研经费共395万元。代表性项目有：
①国家自然科学基金（周艺，基于空心海胆型球壳上TiO2纳米管陈列的可控制备及性能研究，编号21171027，55万，2012~2015）；
②国家自然科学基金委（湛雪辉，新型苝酰亚胺/海泡石纤维荧光复合材料的制备及其光谱调控，编号51374043，80万，2014~2017）；
③国家自然科学基金委（张跃飞，聚丙烯用均苯三甲酸类成核剂结构与性能的关系研究，编号21376031，80万，2014~2017）；
④国家自然科学基金委（曾巨澜，掺杂铜、银纳米线定形相变材料的制备及性能研究，编号21003014，20万，2011~2013）；
⑤国家自然科学基金委（朱玲，超声波辅助离子液体法合成稀土氟化物纳米晶及其光学性能研究，编号21001017，19万，2011~2013）；
（2）著作、论文、专利：著作编写1部、发表论文31篇（其中SCI、EI收录论文24篇，其中一区论文4篇）、获得国家专利26项。代表性论文和专利有：
①Ju-Lan Zeng, et al, Solar Energy Materials and Solar Cells. 105 (2012) 174-178（2012IF=4.63）；
②Ju-Lan Zeng, et al, Solar Energy Materials and Solar Cells. 7 (2013) 136–140（2012IF=4.63）；
③Yin-Jie Kuang, et al, Nanotechnology. 39 (2013) 395604；(2012IF=3.842);
④Liu-Bin Song, et al, Electrochimica Acta, 114 (2013) 611– 616；
⑤负载型光催化剂的制备方法及应用（夏畅斌等，发明专利，专利号ZL200910303193.7）；
⑥吸附-光催化室内空气高效净化装置及专用光催化剂（杨道武等，发明专利，专利号ZL200910304868.X）；
⑦一种化学镀钯液（吴道新等，发明专利，发明专利，专利号ZL200910312132.7）
（3）科技奖励：获吉林省自然科学一等奖一项，湖南省技术发明二等奖一项，湖南省科技进步二、三等奖各一项等。代表性科技奖励有：
①曹学强、朱玲等，热障涂层的设计和失效机理研究，2013吉林省自然科学一等奖；
②张健等，钛酸钾晶须改性特种高分子耐磨复合材料及应用，2013湖南省科技进步二等奖。
③陈启杰等，超/特高压绝缘纸板关键技术研发及产业化，2012湖南省技术发明二等奖。
④周艺等，复合增塑及“准非烧结”节能技术在陶瓷生产中的推广应用，2013湖南省科技进步三等奖。