以电力设备和交通设施的材料耐久性发展理论为指导，充分利用本室在材料性能评价与分析的优势，从材料耐久性安全评估与工业分析监测机理研究入手，将各种光、电、声等传感分析技术与新型半导体、金属纳米材料等结合在一起，发展了一些新型的用于电力设备和交通设施材料耐久性安全评估和监测的新技术、新方法，为电力与交通等行业或工业领域的安全运行提供了重要保障。而且，火力发电和公路沿线排放的环境污染物及路面沥青材料暴晒下的挥发物，对人们生活环境和健康带来严重影响，如导致呼吸道和皮肤感染及胸闷、头痛等，甚至产生基因突变而形成皮肤癌、肺癌、胃癌等恶性肿瘤，危害人类安全和生存，因此对电力生产和交通运行过程中出现的有害物质进行在线监测、生化分析和环境安全评价显得尤为重要。故本方向还结合纳米材料技术和工业分析手段进行了拓展，发展了电厂水质监测、电厂和公路沿线大气污染物和重金属的快速检测新方法、与基于疾病诊断的致癌基因蛋白检测的传感芯片及相应检测装置的研发，为提出合理的节能减排措施、造福人类做出了重要贡献。
同时，由本重点实验室牵头，联合湖南大学化学化工学院、中科院亚热带农业生态研究所、益阳益华水产品有限公司、广东温氏食品集团股份有限公司等高等院校及企事业单位建立了“微纳生物传感与安全检测协同创新中心”，发展了一些有毒有害物质和致癌基因检测的微纳生物传感分析新方法，不仅有效地拓展了本研究方向在环境、生物和纳米科学领域的广泛交叉和深度研究，而且为发展一些新型的用于电力设备和交通设施材料耐久性安全评估和监测的新技术、新方法提供重要的理论依据和应用指导。
近年来，该方向主要开展了如下四个方面的工作：①交通设施监测新方法，如桥梁健康监测、公路路基和护坡土壤中水分和重金属的快速检测；②电力化学分析新技术，如变压器油中溶解气体的检测和火电厂含硫、含氮物质的监测；③材料化学分析与关联环境健康的安全评价新方法；④组建了“微纳生物传感与安全检测协同创新中心”。该方向完成各类纵向科研项目17项，其中国家科技支撑计划项目子课题“基于物联网的小流域废物流动监控体系研究”1项及国家自然科学基金项目5项，经费共267万元，获中国公路学会科学技术奖二等奖一项，获国家专利59项，其中发明专利3项，发表学术论文40篇，其中一区论文3篇。该方向研究人员参加国际国内会议50余人次，并多次邀请国内外相关专家来校做学术报告并聘请为客座教授。
近三年，本方向不仅针对电力设备和交通设施进行材料耐久性安全评估和监测研究，而且还对电厂和公路沿线排放的环境污染物及路面沥青材料性状进行监测和安全评估，尤其是对电力生产和交通运行中危害人类健康和生存的有害物质进行跟踪检测和安全评价，包括导致相关疾病如致癌基因蛋白标志物的分子生物学分析，不仅拓展了材料化学分析和监测方向的交叉融合和研究领域的深度发展，有利于学院应用化学学科的发展和建设，而且还促进了电力生产和交通运行的安全稳定和环境保护，做到节能减排，造福人类。本方向取得的创新成果如下：
（一）接地网的安全评价与电化学诊断及变压器油分析方法
电力接地网是发电、变电和送电系统安全运行的重要保障。随着变电站容量的不断扩大，接地网安全运行的要求越来越严格，对接地网的热稳定性的要求也就越高。主要创新点有：
1）深入开展了接地网状态评估、电化学诊断及治理的研究。完成了5项电力公司项目，从整体上掌握了土壤腐蚀性等级，可以有效预测变电站接地网金属的腐蚀特征，根据确定的接地网联合保护途径与设计方法，可以在各变电站推广应用，对于电网输电、配电的安全、经济运行，保障电气设备及人身安全意义重大，其研究成果对延长变电站的老接地网使用寿命，满足新接地网防腐要求方面应用前景广阔。
完成的项目成果“接地网腐蚀状态的电化学方法诊断”获江西电力公司科技进步三等奖。
2）开展了快速测定变压器油中抗氧化剂含量的电化学分析方法研究。深入研究了变压器油T501抗氧化剂的电化学特性，建立了一种具有使用样品量少、测定灵敏度高、检测仪器简单、可以采用实时及在线分析等优点的电化学测量方法，不仅能确保了变压器安全稳定运行，而且为人们生活正常供电提供了保障。此外，新建立的该快速测量评估变压器油抗氧化性能的电化学方法不仅可在广西电网内使用，也可推广到整个南方电网公司，甚至是全国，其不但具有很大的经济效益，同时，它所带来的社会效益更是不可估量。
3）开展变压器油中溶解气体检测方法和装置的研究。变压器油中溶解气体分析是预报和诊断变压器早期故障的一个有效方法，目前主要依靠气相色谱法测定，由于操作环节多，费时费力且难以及时在线反映变压器油中所产生的特征气体的变化，因而不适于对变压器的品质降低进行早期预测和故障诊断，因此用于油中气体监测的简便易行的电厂化学传感分析新技术的发展显得非常重要。通过利用新型功能载体化合物的合成与纳米材料新技术，研究开发了变压器油中CO、CO2、CH4气体定性、定量识别、检测的人工智能QCM传感方法和检测装置，同时也用于环境污染物甲醛、甲酸等气体的监测，并获得相关知识产权，对电力系统变压器运行的安全评价和环境监测具有重要的基础理论价值和实际意义。
（二）桥梁混凝土性能长期演变规律与跟踪观测技术
近20年来，交通设施如桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展；同时，随着人们对大型交通设施--重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。大型桥梁健康监测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。同时，对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结构和结构环境中未知或不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康监测的内涵。
桥梁健康监测理论研究主要集中于结构整体性评估和损伤识别。由于基于振动信息的整体性评估技术在航天、机械等领域的深入研究和运用，该技术被用于土木结构中除无损检测以外最重要的整体性评估方法并得到广泛研究。结构振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境振动法获得，因此这一方法具有实时监测的潜力和极大的应用价值。主要创新点有：
1）多因素复合作用下桥梁混凝土长期性能试验技术
通过对我国桥梁生存环境分析，提出了桥梁混凝土在长期使用过程中遭受的复合侵蚀因素作用形式，并通过多因素复合作用下的试验介质和测试指标试验验证和综合分析，系统建立了氯盐＋冻融循环、干湿循环＋硫酸盐侵蚀、荷载＋干湿循环、荷载＋氯盐＋冻融循环等多因素耦合作用下混凝土长期物理力学性能与渗透性能室内加速试验方法，建立了干湿循环与硫酸盐共同作用、冻融循环与氯盐共同作用、温—湿度下混凝土徐变加速试验方法。
2）桥梁混凝土性能长期跟踪观测技术
通过试验研究、理论分析和实体结构验证，系统建立了基于超声-粘胶拔出综合法的混凝土强度、基于超声表面波的实体结构混凝土弹性模量、基于固体图像传感的桥梁结构变形和基于钢筋腐蚀电流密度的抗氯离子侵蚀性能等长期性能演变的跟踪观测方法，实现了桥梁混凝土性能指标的可长期重复性跟踪观测。
3）掺加外加剂与掺合料的混凝土桥梁性能长期演变分析技术
在所建立的多因素复合作用试验方法的基础上，研究掺加外加剂和掺合料的混凝土强度、弹模、徐变和抗氯离子侵蚀性能，建立了硫酸盐侵蚀环境中混凝土箱梁结构长期承载性能演变规律分析方法和掺加粉煤灰的混凝土徐变修正模型，为合理预测桥梁混凝土承载能力和变形性能长期演变规律提供了理论基础。
研究成果 “桥梁混凝土性能长期演变规律与跟踪观测技术的研究”获得2013年中国公路学会科技奖二等奖。
（三）电力交通关联物质监测与环境健康安全评价
随着经济的发展，人类对电力和道路建设的需求急速增长，电力生产和交通运行的安全稳定对电站机组水质监测、桥梁钢筋腐蚀监测、混凝土路面砖、路基和护坡土壤检测的要求也越来越高，所面临的电厂排放和路面沥青污染等环境问题也日趋严重，已经严重影响了我国经济的可持续发展及人民的健康。因此，对电厂水中金属离子、电厂和公路沿线排放的大气污染物和重金属、导致人们健康问题致病因子的快速灵敏监测显得非常重要。取得的创新成果如下：
1）以电站机组用水中金属离子及有害阴离子（如Cu2+、Cl-等）的检测为目标，研制一些新型、高效、灵敏、专一的二茂铁类荧光探针，以保障火力发电机组的稳定正常运行和对机组材料的有效保护，在热电厂、核电厂安全运行方面具有十分重要的理论意义和实际应用价值。
2）研究新型石墨烯场效应传感器的构建方法，应用于火电厂排放的硫化物、氮氧化物气体成分,如二氧化氮和一氧化氮等的检测，对于电厂热电系统等的正常运行及大气环境的保护具有重要的意义。
3）桥梁钢筋腐蚀是一个长期存在且缓慢进行的过程，对桥梁安全运行带来重要影响。本方向以桥梁腐蚀产生的铁离子（Fe3+）检测为目的，研制一些新型、高效、灵敏的离子选择性电极，探讨桥梁钢筋腐蚀中产生Fe3+的机制和腐蚀机理，对桥梁安全运行进行评价分析，为交通运输部门和桥梁安全管理等单位提供桥梁运行安全评价信息和理论依据。此外，快速准确分析高速公路沿线土壤中重金属离子，对于提高人类的生存质量、保护地球环境具有十分重要的意义。
4）透水混凝土是由欧美、日本等国家针对其城市道路路面缺陷而开发使用的一种新型铺装材料，因其能够滞留和降解路面上的碳氢化合物引起人们广泛关注，研究证实路面砖上自然存在着的微生物群落是清除路面上油污的关键。通过研究透水路面砖路面系统中微生物群落的生长方式和形成过程及对路面砖结构的影响，提出透水路面砖中微生物生态系统的形成机制，从而改善混凝土路面砖的结构性能，优化透水路面砖路面的设计，为混凝土路面砖的长期稳定养护和路面工程管理提供重要指导信息。
5）公路路基和护坡土壤中水分快速检测方法。随着公路等级和等级公路服务标准的提高，公路部门对公路路基和公路坡面防护越来越重视，并对其提出了更高的要求。公路路基和护坡土壤中水分的含量是保证公路路基路面强度和稳定性的重要因素之一。该方向利用新型功能载体化合物的合成与纳米材料新技术设计土壤水分快速传感检测的敏感器件，建立水分监测信息的无线传输与接收新方法，形成公路路基土壤与护坡土壤中水分检测的人工智能传感系统，为公路管理部门对公路路基与护坡的稳定养护提供重要信息与指导，在交通运输行业具有重要的基础理论意义和实际应用价值。
6）联合湖南大学化学化工学院（拥有化学生物传感与计量学国家重点实验室）、中科院亚热带农业生态研究所（拥有农业生态工程湖南省重点实验室和湖南省畜禽健康养殖与环境控制工程中心）、益阳益华水产品有限公司、广东温氏食品集团股份有限公司等高等院校及企事业单位筹建了“微纳生物传感与安全检测协同创新中心”，发展了一些工业生产包括电力与交通行业中有毒有害污染物（如甲醛、亚硝酸盐、汞离子等）和致癌基因蛋白检测的微纳生物传感分析新方法（如检测c-myc蛋白的LSPR传感芯片），对本研究方向在环境、生物和纳米材料等领域进行了广泛交叉和深度拓展，有利于本重点实验室构建多学科融合、多团队协同体，促进了本实验室与高水平平台的接轨，同时为保护环境、节能减排、促进电力安全生产和交通安全运行奠定基础。
标志性成绩有：①获得5项国家自然科学基金；②获得1项科技部国家科技支撑计划项目子课题；③获得1项国家发明专利和多项实用新型专利；④相关研究结果发表在国内权威刊物《化学学报》、《高等学校化学学报》、《中国科学》和国外核心刊物《The Analyst》（2011IF=4.23）、《Materials Science and Engineering C》（2013 JCR 2区）、《Sensors and Actuators B: Chemical》（2012 JCR 1区，2011IF=3.898）等期刊及国内外学术会议上；⑤联合主办了CEAM 2011国际学术会议，有效地提升了重点实验室在国内外的声誉和地位。
该研究方向取得了一系列原创性科研成果，具有重要的理论意义和实际应用价值。主要科研成果包括：
（1）科研项目：获各类科研项目17项，其中国家科技支撑计划项目子课题“基于物联网的小流域废物流动监控体系研究”1项及国家自然科学基金项目5项，经费共267万元，其中代表性项目是：
①基于物联网的小流域废物流动监控体系研究（曹忠，国家科技支撑计划项目子课题，编号：2012BAC17B1012，49万元，2012-2015）；
②国家自然科学基金（曹忠，基于延长栅场效应晶体管致癌基因检测的无线传感生化分析方法研究，编号21075011，35万元，2011-2013）；
③国家自然科学基金（何婧琳，基于工具酶级联扩增的核酸适配体光学传感方法及对乳腺癌早期诊断研究，编号21105005，25万，2012-2014）；
④国家自然科学基金（曹忠，食源性病原体与有害化学添加剂超灵敏分子检测的微纳生物传感分析方法，编号21275022，80万元，2013-2016）
（2）科技奖励：获中国公路学会科学技术奖二等奖一项，
①付智等，桥梁混凝土性能长期演变规律与跟踪观测技术的研究，2013中国公路学会科学技术奖二等奖；
②曹忠等，“原子吸收法用于烷基硫醇单分子层诱导金腐蚀性溶解的评价”，2012湖南省第十四届自然科学优秀学术论文” 三等奖。
（3）论文、专利情况：发表学术论文40篇，其中一区论文3篇，获国家专利59项，其中发明专利3项。
①Jinglin He, et al, Biosensors and Bioelectronics, 26 (2011) 4222-4226（2012IF=5.437）；
②Zhong Cao, et al, Analyst, 138 (2013) 5274-5280（2012 IF=3.969）；
③Jing-Lin He, et al, Sensors and Actuators B Chemical, 2 (2013) 835–841 （2012IF=3.535）；
④Shu Long, et al, Sensors and Actuators: B. Chemical, 166-167 (2012) 223-230（2012IF=3.535）；
⑤Zhong Cao, et al, Materials Science and Engineering C, 33 (2013) 1481-1490（2012IF=2.675）；
⑥用于检测致癌基因C-myc重组蛋白的LSPR传感芯片（曹忠等，发明专利，发明专利，专利号ZL 201120000114.8）
⑦一种氧代二氢大马酮异构体的简单制备方法（曹忠等，发明专利，发明专利，专利号ZL 201010144729.7）
⑧活性炭耐冲刷电极及其制备方法和应用（张玲等，发明专利，发明专利，专利号ZL 201010172825.3 ）