本项目属于聚合物基复合材料学科。清洁可再生电力能源是我国战略新兴产业，发电量占比逐年持续强劲增长。现实情况是我国可再生能源基地大都远离负荷中心，需大力发展远距离、分布式输电工程，相应的输配电装备需满足紧凑化、高电压、大容量、长寿命等要求。然而，现有绝缘材料的电气、导热性能难以协同提高且缺乏配套的高性能半导电材料，成为制约发展新一代输配电装备的瓶颈。电、热性能协同提升的绝缘材料设计制备、性能研究、应用开发以及协同提升机理的阐释已成为功能复合材料领域的前沿性问题。围绕解决上述瓶颈问题，项目团队致力于高性能绝缘材料的设计方法及多性能协同提升机制研究。发展了提升绝缘材料性能的有机/无机纳米复合新策略；围绕绝缘和导热性能的协同提升机制、绝缘材料与半导电材料的配合机制等方面开展了原创性的前沿探索。1、发展了制备耐高电压绝缘材料的“核壳结构”策略。每个纳米颗粒“核”最终被厚度、密度可控的聚合物“壳”所包覆，使纳米粒子难分散问题得到彻底解决。可通过调控聚合物“壳”的物化特性优化纳米复合材料内的电场分布，为提高绝缘材料的耐电强度提供了新途径。与传统纳米复合材料相比，核壳结构纳米复合材料的耐电强度提升100%以上，受到国际同行广泛跟踪研究。2、提出并发展了协同提升纳米复合材料导热及绝缘性能的“一拖多”策略及机制。多官能团大分子中单个官能团与高长径比导热填料成键，其它官能团与聚合物基体成键，即解决了高长径比导热填料的均匀分散问题，又成功解决了常规改性会造成填料自身导热性能下降等难题。该策略指导下制备的纳米复合材料导热增强高达1360%，且绝缘性能也同时有提升。3、建立了纳米复合绝缘材料和半导电屏蔽材料的配合机制。绝缘材料的优异性能只有在半导电屏蔽材料的良好配合下才能表现出来。通过构筑高长径比低维纳米碳材料和导电碳黑的三维导电结构，添加少量导电填料获得高电导率，使材料表面光滑，表面突起造成的电场畸变概率大幅减小，切实消除了半导电材料性能差造成的绝缘材料性能下降等问题。截止2016年底，在同行高度认可的国际期刊发表SCI论文54篇，SCI他引3840次。其中，8篇代表性论文SCI他引1418次，单篇最高SCI他引284次，4篇论文入选ESI高被引论文。研究成果被英国物理学会（IOP）及德国今日科学（Wissenschaft-aktuell）等亮点评述，被Adv.Mater.，Phys. Rev. Lett.，Chem.Rev., Chem. Soc. Rev.及Prog. Polym. Sci.等引用和高度评价。主要完成人黄兴溢获得国家优青、青年长江学者，获邀担任电介质和绝缘领域顶级期刊IEEE

Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation的副主编及复合材料领域顶级期刊Composites

Science and Technology编委。基于上述理论，项目团队研制的聚烯烃纳米复合绝缘材料和半导电屏蔽材料国际上首次用于320kV特高压直流电缆制造（电缆通过了国家电线电缆质量监督检验中心的预鉴定实验，报告编号CT15-0717），产业化前景明朗；研制的聚烯烃纳米复合绝缘75kV直流电缆，已于2015年9月在宝钢投运，迄今安全运行43个月以上，解决了此前电缆寿命不超过6个月这一困扰企业多年的难题。