青岛科技大学先进电工材料研究院是学校从事高压绝缘与电工材料科研机构，由我国著名电气绝缘专家、中国工程院院士雷清泉教授担任院长。研究院是山东省高压绝缘与电工材料专业委员会挂靠单位，现有教职员工20余人，中国工程院院士1人、山东省专业技术拔尖人才1人、泰山学者青年专家1人;教授3人，副教授5人。目前围绕电力和能源形成了以下几个特色研究方向:高压直流电缆材料研发及应用、高压直流电缆附件硅橡胶材料研发及应用、特高压设备环氧树脂材料开发及应用、动车组车顶高压设备绝缘关键技术及应用、极端环境下绝缘材料与绝缘技术。先进电工材料研究院具备开展电工绝缘材料性能测试和研究的先进实验平台，拥有介电阻抗--热激电流综合分析仪、C3型固体介质空间电荷测试系统、真空沿面闪络测试系统、交/直流击穿测试系统、表面电位衰减测试系统、电流变仪、扫描电镜、真空型红外光谱仪等大型仪器，科研仪器设备总值1200万元。建有材料制备与化学合成、材料加工、电气性能测试、微观结构表征等专业实验室，处于国内电工材料领域研究先进水平。近几年团队围绕制约超/特高压设备发展的绝缘材料卡脖子问题，不断加强与全球能源互联网研究院、南方电网科研院、山东电科院、浙江电科院，以及特变电工、中天科技等一线科研院所和制造企业的交流和合作，在高压直流电缆绝缘材料、半导电屏蔽材料、高压电缆附件硅橡胶材料和新型电工绝缘材料等方面取得了突破性进展。基于团队前期电工绝缘材料的研究基础和研究特色，本次拟在特高压设备用增强型环氧树脂体系开发及应用关键技术（96)、特高压绝缘子用特种硅橡胶材料开发及应用技术（98）两个方面开展产学研合作。技术分析(1）高压直流电缆绝缘料及半导电屏蔽材料开发及评价方法:团队针对高压直流电缆电荷积聚问题，突破对其传统认识，于2017年首次提出半导电屏蔽层电荷发射评价方法。近两年申请国际/国家专利10余项，其中国际发明专利3项（获“青岛市PCT专利创造资助资金”资助)。该成果对于不断发展和深入研究半导电屏蔽料具有重要的科学意义和工程价值，可为我国绝缘料、半导电屏蔽料的性能提升和国产化提供理论指导。(2）高压电缆附件硅橡胶材料配方研究及评价方法:与全球能源互联网研究院合作开展土500 kV柔性高压直流电缆附件制备关键技术研究，研究了500 kV高压直流电缆附件硅橡胶材料的配方，以及硅橡胶与电缆主绝缘的界面匹配特性;建立了基于矩形图法的双层绝缘介质界面电荷评估方法。该成果用于指导500 kV柔性高压直流电缆附件材料选型及界面电荷评估。(3）新型电工绝缘材料研究:雷清泉教授于2017年在国际上首次提出了一种新型超电绝缘体结构原型——维氧化铝纳元胞，研究成果发表在纳米能源材料领域的顶尖学术刊物NanoEnergy 上。该成果对传统电介质击穿理论、材料结构形态研究及制造工艺将会产生根本性变革，对现代高端电缆制造及特/超高压输变电领域具有重要的意义和潜在的应用价值。(4）高导热绝缘环氧树脂材料研究。研究院郝春成教授开展了高导热绝缘环氧树脂研究，通过改性提高环氧树脂的耐击穿电压、导热性能，改善了力学性能，可用于特高压设备绝缘体系。

在巡检条件下，实现多物理量融合的钢轨病害动态检测技术。采用复合电磁技术检测材料表面和内部的宏观伤损；采用巴克豪森技术测量缺陷产生前的残余应力、材料状态改变、表面早期伤损；应用相控阵超声技术检测钢轨内部缺陷，并实现焊缝的精确定位及智能化全尺寸高效检测。实现覆盖诸如钢轨（含焊缝）等重大设施及新型材料全尺寸、全寿命周期的健康状态综合检测。 高速铁路损伤检测：实现80-350km/h的高巡检速度下对轨道不同阶段损伤的检测，提高轨道安全性； 智能制造质量检测：实现新型加工、增材制造中加工质量无损检测，提高智能制造的加工水平； 结构智能健康监控：实现钢轨、桥隧、航空航天设施关键部位故障状态监控，提高重大设施寿命。 技术优势 巡检试验转台的速度提升至350km/h，填补了国内350km/h速度等级巡检试验转台的空白。首次在国内研究了350km/h高速及不饱和状态下铁磁性材料动态磁化过程机理。采用电磁、涡流、图像等无损检测核心关键技术，研究各种材料的伤损缺陷对检测信号的影响，克服使用环境、高速运动对检测系统的影响，在高速及重载铁路应用条件下，对服役钢轨表面、亚表面以及一定深度的裂纹缺陷损伤进行快速巡检，构建高速钢轨裂纹巡检设备，实现对铁路钢轨裂纹缺陷形貌参数等相关数据信息的快速获取、损伤程度判别，并进行故障预警和寿命评估。研究基于复合电磁效应、超声波、激光、图像融合的钢轨巡检及实时分析技术，实现病害特征识别与缺陷重构。通过分析铁磁性材料磁化过程，抑制巡检中检测探头的振动、提离效应、材料属性以及使用环境对钢轨表面检测结果的影响；基于多物理量数据的融合分析，精确识别钢轨缺陷产生前的残余应力、早期伤损等多种病害。通过使用超声技术实现焊缝精确定位及全断面相控阵高效检测。

作为TFT液晶材料的“领军者”，偕二氟双环己烷的市场前景可想而知。目前，该材料技术由日本垄断，本项目新技术的出现将有望打破该格局，为本土TFT液晶材料研究和产业化作出贡献。本技术采用经济易得的工业原料4-丙基环己基酮和二氟氯乙酸（钠）为起点，以反式烯丙醇和二氟氯乙酸酯化，由Reformatsky-Claisen重排反应将偕二氟亚甲基重排到目标化合物结构中的所需位置，得到关键中间体γ、δ-不饱和酸；最终通过分子内烷基化反应完成闭环以及Barton-McCombie自由基去氧反应，完成了偕二氟双环己烷液晶材料（单体）的合成。

在巡检条件下，实现多物理量融合的钢轨病害动态检测技术。采用复合电磁技术检测材料表面和内部的宏观伤损；采用巴克豪森技术测量缺陷产生前的残余应力、材料状态改变、表面早期伤损；应用相控阵超声技术检测钢轨内部缺陷，并实现焊缝的精确定位及智能化全尺寸高效检测。实现覆盖诸如钢轨（含焊缝）等重大设施及新型材料全尺寸、全寿命周期的健康状态综合检测。高速铁路损伤检测：实现80-350km/h的高巡检速度下对轨道不同阶段损伤的检测，提高轨道安全性；智能制造质量检测：实现新型加工、增材制造中加工质量无损检测，提高智能制造的加工水平；结构智能健康监控：实现钢轨、桥隧、航空航天设施关键部位故障状态监控，提高重大设施寿命。技术优势巡检试验转台的速度提升至350km/h，填补了国内350km/h速度等级巡检试验转台的空白。首次在国内研究了350km/h高速及不饱和状态下铁磁性材料动态磁化过程机理。采用电磁、涡流、图像等无损检测核心关键技术，研究各种材料的伤损缺陷对检测信号的影响，克服使用环境、高速运动对检测系统的影响，在高速及重载铁路应用条件下，对服役钢轨表面、亚表面以及一定深度的裂纹缺陷损伤进行快速巡检，构建高速钢轨裂纹巡检设备，实现对铁路钢轨裂纹缺陷形貌参数等相关数据信息的快速获取、损伤程度判别，并进行故障预警和寿命评估。研究基于复合电磁效应、超声波、激光、图像融合的钢轨巡检及实时分析技术，实现病害特征识别与缺陷重构。通过分析铁磁性材料磁化过程，抑制巡检中检测探头的振动、提离效应、材料属性以及使用环境对钢轨表面检测结果的影响；基于多物理量数据的融合分析，精确识别钢轨缺陷产生前的残余应力、早期伤损等多种病害。通过使用超声技术实现焊缝精确定位及全断面相控阵高效检测。应用范围:（1）获得国家科技部重大科学仪器开发专项重大科学仪器开发专项“在役钢轨缺陷综合检测监测设备开发与应用”、国家自然科学基金委员重大科学仪器开发专项“钢轨接触疲劳及裂纹多物理高速巡检监测技术攻关”铁路总公司重大课题“高铁钢轨浅表层缺陷快速检测关键技术研究及装备研制”等项目支持。（2）作为关键核心设备应用于中国铁路总公司新一代国产大型高速钢轨探伤车GTC-80，累计巡检里程已达1万公里以上。发现各类型缺陷，如裂纹，剥离，磨损等400多例，通过了铁路总公司的关键技术鉴定，实现进口重大装备替代。（3）30km/h的双轨电动探伤机器人，集成环境感知、智能巡检、大数据处理与无线传输等功能，实现无人监控下的长距离自主运行，用于城市轨道巡检，已应用于南京地铁、西安地铁等。（4）智能制造质量检测技术应用于宝武集团宝日冷轧钢板厂（世界最大冷轧钢板生产线）钢板加工性能在线自动检测。（5）结构智能健康监控技术应用于京沪高铁CRTS-Ⅱ型轨道板健康监控（上海铁路局科技进步一等奖）、金温高铁沿线光纤监测（全国首例）、贵广客专K75+431双线特大桥沉降监测、芜湖地铁1、2号线安全监控系统；（6）挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，创青春全国大学生创业大赛金奖，第一届中俄工业创新大赛二等奖。

开发了生态修复型多孔混凝土材料，提供了其在生态河岸利用的一揽子方案。 1.研发了修复型多孔混凝土材料的核心配方、配比设计以及力学强度、孔隙率、渗透性、生态适宜性等性能优化技术与成型工艺； 2.研发生态岸线、边坡防护与透水城市下垫面的多构型、模具及其成型关键技术，保障堤岸稳定性，营造植物生成活空间； 3.研究河湖生态岸线、道路边坡、城市透水下垫面的特定生境 植物筛选、群落植建与复合生态修复技术。

随着我国对环境保护越来越重视，充填采矿技术得到越来越广泛应用。通常仅用于有色、黄金、贵金属等高价值矿体开采的全尾砂充填采矿法，近 10 年来已在铁矿、煤矿等低价值资源开发中应用，并且具有逐年发展趋势。与其他采矿方法相比，充填法采矿不仅采矿工艺复杂，生产能力低，而且充填采矿成本高，因此采矿经济效益差，影响充填采矿技术推广应用。特别对于低品位大型铁矿，通常以水泥作为胶凝材料实施全尾砂充填法开采，其胶结充填体强度低，水泥用量大，导致充填采矿成本居高不下，显著降低充填采矿经济效益。 近 10 多年来，人们一直在探索低成本充填胶凝材料以及膏体充填技术。以胶固粉为代表的新型充填胶凝材料在充填矿山中应用，获得显著的经济、社会和环保效益。胶固粉一类新型充填胶凝材料以矿渣为主，与复合激发剂（C 料）在矿山制备。近年来，随着我国对环保重视和管理，对钢铁和水泥产业限产，作为水泥掺合料的矿渣成为一种宝贵的短缺资源，其材料成本在逐年提高且供不应求；由于激发剂成本提高和远距离运费，由此制备的胶固粉一类全尾砂充填胶凝材料成本逐年提高，目前基本上接近 42.5 普通硅酸盐水泥材料成本。 钢渣、脱硫石膏、氟石膏、磷石膏、电石渣、鎂渣等低品质固体废弃物资源，由于其活性低、资源化利用成本高，作为水泥掺合料存在安定性等问题，因此资源化利用率低，目前仍是名副其实的固体废弃物。本项目利用钢渣等低品质固体废弃物，开发全固废绿色充填胶凝材料，以及超细尾砂似膏体制备技术，在充填矿山尤其是低价值充填矿山应用，不仅能够显著降低充填采矿成本，而且还可以实现低品质固体废弃物资源化高附加值和规模化利用。 本项目核心技术成果开发出的全固废绿色充填胶凝材料，与水泥和胶固粉相比，充填材料成本大约是水泥或胶固粉成本的 50%~70%，而固废废弃物利用100%，其中较难利用的钢渣、脱硫石膏等低品质固体废弃物利用率将达到 55%以上。与胶固粉相比，其胶结体早期强度较低，但后期强度（28d）基本持平。因此，该种充填胶凝材料可以应用于大型贫铁矿阶段嗣后充填矿山以及对早期强度要求不高的上向分层进路胶结充填采矿法。

针对搅拌摩擦搭接焊焊道狭窄、驱除与分散界面氧化膜能力差、对界面处压入深度敏感、针的恶性磨损等问题，开发了搅拌摩擦钎焊专利技术（2012 年授权）。该技术的优点有：采用简单的无针工具可免除钢质母材对搅拌针的磨损；单道焊接宽度取决于轴肩的直径，远大于针的直径；能打碎并分散界面金属间化合物层。大气环境施焊、免用钎剂、利用旋转工具的机械作用与钎料的冶金作用的综合作用实现界面去膜、挤出多余低熔低强钎料、打碎并分散界面脆性金属间化合物层、节能环保。在界面焊接质量方面，FSB 的突出技术优势在于：氧化膜能随共晶液相被挤出，所以界面去膜效果优异；在低熔低强液态钎料被挤出后，最终所得为母材间扩散形成的扩散焊组织。2011 年发表于美国冶金与材料学报（MMTA, 2011, 42(9): 2850）等 FSB 相关论文已被美、欧、日、韩、伊朗、中国台湾、中国大陆等研究人员广泛引用。本组关于铝/钢组合的 FSB 的论文获得015 年全国钎焊年会优秀论文奖，该文对 1060/16Mn（3+18mm）组合，剪切强度已达 55.5MPa。