本研究方向緊緊圍繞新能源材料領域的核心問題，面向我國科技和產業發展目標與需求，以相變材料（太陽能光熱材料）、電池材料、儲氫材料、太陽能光電材料、熱障涂層、陶瓷材料、電力絕緣材料以及生物質能領域的相關材料作為核心內容，著重研究新能源體系材料、相變材料和光催化材料的控制合成方法、結構與性能的關系，指導新能源材料和環境功能材料的開發應用，在陶瓷材料、電力絕緣材料、相變材料制備與應用關鍵技術、TiO2納米材料的光電轉換性質和儲能材料等幾個方面取得了重要科研成果。
相變材料、陶瓷材料、絕緣材料等屬于新型綠色能源材料，可用于太陽能光熱利用和余熱回收等新能源開發和能源高效利用等領域，也可用于能源、交通、電力設施和電子器件等的熱保護與熱管理，為電力能源輸送設備等提供重要保護作用。在2011-2013年期間，該領域在國家自然科學基金、省自科基金等項目和重點實驗室的大力支持下，成功制備出多個系列高儲熱密度定形相變材料的基礎上，結合納米科技，成功制備出一系列的含金屬納米材料、納米石墨片的復合定形相變材料和以膨脹石墨為骨架的高導熱定形相變材料，并初步開展了所制備的定形相變材料在大功率鋰離子電池的熱管理和與熱電材料聯用等領域的應用基礎研究，成功研發超/特高壓絕緣紙板關鍵技術并實現產業化。該方向完成各類縱向科研項目24項，其中國家級項目7項，經費共395萬元，獲吉林省自然科學一等獎一項，湖南省技術發明二等獎一項，湖南省科技進步二、三等獎各一項等，獲得國家專利26項，出版專著1部，發表學術論文31篇，其中一區論文4篇。
重點實驗室緊緊圍繞新能源材料領域的核心問題，面向我國科技和產業發展目標與需求，以生物質能源、光電轉換材料及環境功能材料的合成研究作為核心內容，著重研究新能源體系材料和光催化材料的控制合成方法、結構與性能的關系，指導新能源材料和環境功能材料的開發應用。近年來，在如下幾個方面取得了重要科研成果：
（1）高性能相變材料的開發與應用基礎研究
重點開展了高性能相變材料的制備與應用基礎研究，制備了聚苯胺基定形相變材料、軟硬嵌段定形相變材料、金屬納米線摻雜的復合定形相變材料及石墨基定形相變材料，并深入研究了材料的性能，取得的主要成果如下：
1）在室溫下制備了聚苯胺基定形相變材料，在所制備的聚苯胺基定形相變材料中，固-液相變材料（PCMs）與聚苯胺（PANI）之間無強的化學作用；隨著材料中PCMs含量的增加，PANI對PCMs從完全包覆（PCMs含量70%以下）逐漸變為部分包覆（70%以上）。由于PANI對PCMs的吸附作用，部分包覆的材料也表現出良好的定形性能。部分研究結果已發表在太陽能材料領域的頂級期刊Sol Energ Mat Sol C（Sol Energ Mat Sol C, 114 (2013) 136-140.）上。
2）首先將聚乙二醇（PEG，分子量為10000，6000和2000)和三苯甲基三異氰酸脂（TTI）在80℃預聚合5小時，然后加入季戊四醇擴鏈，得到聚氨酯多嵌段共聚物的定形相變材料。該系列材料吸熱過程的開始相變溫度（Tonset）比純PEG要低3~5℃，材料的相變儲熱能力（ΔH）可達135J/g左右。材料在300℃以下不會被熱解。
3）制備了摻雜金屬納米線的復合定形相變材料。將銅納米線與TD復合，當銅納米線含量達59%時，得到了定形性能良好的納米線/TD定形相變材料，其ΔH接近90J/g且具有良好的循環儲熱穩定性，導熱性能增強9倍。該部分研究結果已發表在Sol Energ Mat Sol C（Sol Energ Mat Sol C, 105 (2012) 174-178.）上。
將金屬納米線在PCM熔點之上超聲分散到含PCM的乙醇溶液中，除去溶劑，按聚苯胺基定形相變材料的制備方法，得到納米線/聚苯胺基定形相變材料。CTAB和SDBS均可用于制備長鏈醇系列定形相變材料，但只有CTAB適合于長鏈脂肪酸體系。納米線被PCMs包埋后未被氧化破壞，研究發現納米線被分散到定形相變材料中并被其包覆，覆蓋了一層PCMs和PANI，且納米線未被氧化。
4）研究了鋰離子電池充放電過程中的熱力學行為及相變材料對其熱保護。采用電化學-量熱聯用技術系統地研究了鋰離子電池在不同溫度和倍率下充放電過程中的熱電化學行為，獲得了電池充放電過程中的一系列熱力學參數，探索了相變材料應用于鋰離子動力電池熱管理，為下一步將定形相變材料應用于鋰離子動力電池熱管理打下基礎。
5）制備了石墨基定形相變材料。以膨脹石墨與納米膨脹石墨片為導熱填料，制備得到膨脹石墨/十四醇(EG/TD)和納米膨脹石墨片/十六酸/聚苯胺(xGnP/PA/PANI)兩種定形相變材料。在xGnP/PA/PANI中，xGnP與PA是被沉積在其表面的PANI所包覆而表現出定形性能。而在EG/TD中，十四醇被EG中的孔隙所吸附，在熔化后不會泄漏，兩種材料均表現出很高的相變儲熱能力，最低相變潛熱均大于150J/g。同時，材料的導熱系數得到到明顯改善。在EG/TD中，而添加6%的xGnP時，xGnP/PA/PANI復合定形相變材料可達到1W/mK以上，添加20%的EG可使材料的導熱系數達到約5W/mK。同時我們發現xGnP/PA/PANI復合定形相變材料可以承受較高的壓力，將其在10MPa下壓成餅后，加熱到80oC材料形狀不變且無泄漏。
6）開展了復合增塑及“準非燒結”節能技術在陶瓷生產中的推廣應用研究。從陶瓷低溫燒結理論，低溫陶瓷坯料配方以及與其相適應的釉料配方，復合增塑劑的增塑機理與工藝優化，低能耗窯爐的設計與生產技術等方面開展系統研究，有效解決了傳統陶瓷制品燒成溫度過高（1200℃以上）導致能源消耗過大，坯料成型性能差和產品熱穩定性能差等關鍵技術問題，取得創新點如下：①首次提出“準非反應”燒結理論，揭示了“準非反應”燒結機理及燒結動力學，探討了影響“準非反應”的燒結因素，制定了基于這一理論的低溫陶瓷燒成技術路線；②研究低溫陶瓷坯料配方，探討了原料組成對干坯強度和成型性能的影響，研究了適合低溫陶瓷坯料的復合增塑劑和稀釋劑，解決了由于坯料中瘠性料過多引起的干坯強度過低的關鍵問題，確定了坯料的成型工藝路線；③開發與低溫陶瓷坯料相匹配且滿足不同領域傳統陶瓷生產的釉料配方，解決了產品熱穩定性較差的問題；④研究多途徑利用窯爐余熱的技術，制定了輥道窯節能技術改造的設計方案。
研究成果“復合增塑及“準非燒結”節能技術在陶瓷生產中的推廣應用”獲得2013年湖南省科技進步三等獎。
（2）超/特高壓絕緣紙板關鍵技術研發及其產業化
隨著國民經濟發展，我國輸變電向超/特高壓、大容量、低損耗和遠距離發展。變壓器是輸變電的核心設備，而絕緣紙板和成型件是變壓器的關鍵絕緣材料和組件，起支撐、隔離、固定、出線等絕緣作用。因絕緣紙板產品長期處在超/特高壓和高溫的工作環境，對其機械強度、電氣性能、抗老化性能、安全可靠性和使用壽命等提出超高要求。而該產品的技術和市場長期被國際集團所壟斷，使我國電力能源輸送安全存在較大風險。然而相關企業只生產厚度≤8mm的一次成型產品，不能滿足日益發展的輸變電設備超大功率、特高壓和超長壽命的要求。8mm以上的產品需求只得采用膠黏劑層壓加厚，因膠黏劑高介電常數和與紙板收縮系數不同步等弊端，影響到絕緣體系介電常數的均一性，存在界面效應及變壓器油紙絕緣相容性等問題。這嚴重制約了我國超/特高壓輸變電工業的發展。
重點實驗室聯合湖南廣信公司，重點攻克超/特高壓絕緣紙板及絕緣成型件關鍵技術。項目組從原材料的制備到最終產品的制造，建立了系統的理論體系和完整的生產工藝體系，解決了一次成型超厚絕緣紙板工藝世界性技術難題，研發出以“一次成型超厚絕緣紙板”、“無膠粘絕緣紙螺桿和無膠粘L型夾件絕緣件”為代表的系列產品，替代膠黏層壓加厚技術，性能大幅提升。該技術實現了超/特高壓輸變電設備關鍵絕緣材料的國產化，經濟和社會效益顯著。
項目深入研究纖維氫鍵結合、干燥熱力學傳遞和動力學理論，將紙板層間施膠疊加熱壓改為純紙漿分子靜電吸附，紙坯疊加、繞卷或無膠噴漿澆注一次成型，解決了界面效應、油紙絕緣相容性等問題，大幅提升絕緣紙板及成型件在超/特高電壓工況下的電化學穩定性，延長了產品使用壽命。該技術將替代目前主流的層間膠粘技術。主要創新點為：
①依據木質纖維素理化性能變化規律和超厚絕緣紙板成型機理及特殊工藝要求，首創了獨特的生產工藝和生產環境的綜合技術體系。
②攻克了產品生產超厚、無膠粘技術難題，開發了一次成型超厚絕緣紙板及無膠粘成型件系列產品，填補國際空白。
目前，項目成果已實現產業化，并廣泛應用于特變電工、西電集團、山東電力等主要大型變壓器制造企業，尤其在西電東輸過程中發揮了非常重要的作用。近年來，本項目累計新增產值116739萬元，新增利潤18862萬元，新增稅收11328萬元，新增出口創匯2223萬美元，減少外匯支出超過20億元。
項目自投產以來，社會效益和間接經濟效益顯著，主要體現在：
① 促進就業。在國家就業形勢依然嚴峻的情況下，該項目發揮了社會就業帶動效應，據統計，截至目前，該項目直接吸收了400 余人就業，帶動社會運輸近20 萬噸，促進了湖南地方經濟的發展。
② 增加財政收入。該項目累計上繳稅金11328 萬元。
③ 提高國際競爭力。實現超/特高壓電網設備所需的絕緣紙板和絕緣成型件國產化，為變壓器制造企業降低絕緣材料成本近60 億元，減少外匯支出，提升變壓器絕緣行業整體技術水平，提高變壓器安全運行性能，提升了國際競爭力。
④ 保障國家能源安全。項目突破了特高壓輸變電過程中對絕緣材料要求的關鍵技術，提高了國內輸變電領域關鍵絕緣材料的安全可靠性，有效保障國家能源安全。
⑤ 環境效益顯著。研制超/特高壓絕緣紙板及絕緣成型件成套環境保護技術體系和相關裝置，生產工藝具備明顯的節能、降耗優勢，實現環境無公害綠色生產，環境效益顯著。
研究成果“超/特高壓絕緣紙板關鍵技術研發及其產業化”獲得2012年湖南省技術發明二等獎和2012年邵陽市科學技術進步一等獎。
綠色能源材料研究也是重點實驗室有特色、實力很強的研究方向，共獲得7項國家級項目。該研究方向有6名科研骨干，包括2名長沙理工大學湖湘學者特聘教授、1名教授和3名副教授。該研究方向取得的主要科研成果有：
（1）科研項目：獲得各類縱向項目24項，其中國家級項目為7項、其他類別項目17項，科研經費共395萬元。代表性項目有：
①國家自然科學基金（周藝，基于空心海膽型球殼上TiO2納米管陳列的可控制備及性能研究，編號21171027，55萬，2012~2015）；
②國家自然科學基金委（湛雪輝，新型苝酰亞胺/海泡石纖維熒光復合材料的制備及其光譜調控，編號51374043，80萬，2014~2017）；
③國家自然科學基金委（張躍飛，聚丙烯用均苯三甲酸類成核劑結構與性能的關系研究，編號21376031，80萬，2014~2017）；
④國家自然科學基金委（曾巨瀾，摻雜銅、銀納米線定形相變材料的制備及性能研究，編號21003014，20萬，2011~2013）；
⑤國家自然科學基金委（朱玲，超聲波輔助離子液體法合成稀土氟化物納米晶及其光學性能研究，編號21001017，19萬，2011~2013）；
（2）著作、論文、專利：著作編寫1部、發表論文31篇（其中SCI、EI收錄論文24篇，其中一區論文4篇）、獲得國家專利26項。代表性論文和專利有：
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負載型光催化劑的制備方法及應用（夏暢斌等，發明專利，專利號ZL200910303193.7）；
⑥吸附-光催化室內空氣高效凈化裝置及專用光催化劑（楊道武等，發明專利，專利號ZL200910304868.X）；
⑦一種化學鍍鈀液（吳道新等，發明專利，發明專利，專利號ZL200910312132.7）
（3）科技獎勵：獲吉林省自然科學一等獎一項，湖南省技術發明二等獎一項，湖南省科技進步二、三等獎各一項等。代表性科技獎勵有：
①曹學強、朱玲等，熱障涂層的設計和失效機理研究，2013吉林省自然科學一等獎；
②張健等，鈦酸鉀晶須改性特種高分子耐磨復合材料及應用，2013湖南省科技進步二等獎。
③陳啟杰等，超/特高壓絕緣紙板關鍵技術研發及產業化，2012湖南省技術發明二等獎。
④周藝等，復合增塑及“準非燒結”節能技術在陶瓷生產中的推廣應用，2013湖南省科技進步三等獎。