该方向下设陶瓷器考古实验室、玉石器考古实验室、冶金考古实验室。

（1）陶瓷器考古实验室

陶瓷器考古实验室目前存有上千件考古遗址中出土的极具研究价值的陶瓷器标本。通过引入和运用多种科技手段，本实验室已对考古出土陶瓷器标本从制作工艺、产地与流通、使用与功能及腐蚀机理等方面展开综合研究。

实验室以陶器群为切入点，将考古学文化背景与科技分析有机整合，从陶器的化学成分和物相结构入手，展开对新石器时期陶器制作工艺及相关社会问题的探讨。其中焦家遗址的研究结果首次揭示了大汶口文化中晚期祭祀陶器的制作工艺，祭祀用陶器的取材、制备、烧制以及提取到的多方面的工艺信息等，是探讨大汶口文化焦家聚落遗址劳动组织结构和社会关系的理想材料，填补了鲁中北地区大汶口文化中晚期制陶工艺、人群扩散和区域互动的诸多空白。相关研究成果发表于国际科技考古权威期刊Archaeometry。此外，对以丁公遗址为重点的鲁北地区几个龙山文化遗址出土的白陶进行系统分析。发现鲁北地区龙山文化时期自东向西存在一类白陶制品的流通现象，另外白陶制品的胎体成分多样，并不存在区域性的垄断生产现象。相关研究成果发表于考古学权威期刊《考古》。

瓷器研究方面，实验室对唐至北宋时期耀州窑瓷釉及当地各类制瓷原料进行了锶同位素研究，阐述了此阶段耀州窑瓷釉助熔剂应为高钙质草木灰的观点。该观点挑战了耀州窑历史时期制釉助熔剂成分源于富平釉石的传统认识，为古代耀州窑制瓷技术研究提供了新的思路，并拓宽了锶同位素在中国古代高温瓷釉领域的应用。相关研究成果发表于国际科技考古权威期刊Archaeometry。此外，实验室利用多种分析手段对河南禹州钧台窑遗址出土腐蚀较为严重的茄皮紫釉和天青釉典型瓷片进行综合分析，深入的揭示了其釉层的腐蚀机理。该研究对古代瓷器腐蚀机理研究和瓷器文物的保护有着重要意义，改变了人们通常认为瓷器耐腐蚀的传统看法，同时古代瓷器腐蚀过程和特征研究可为现代陶瓷研究与腐蚀防护提供借鉴。相关研究成果分别发表于科技考古知名期刊Heritage Science。

（2）玉石器考古实验室

玉石器考古实验室，于2004年开始筹建，目前在济南和青岛校区均设有相关场地。目前已对多个重要遗址所出玉石器进行了综合研究工作，涉及到小南山文化、兴隆洼文化、良渚文化、红山文化、凌家滩文化、大汶口文化、龙山文化、石家河文化、二里头文化、妇好墓、虢国墓地、晋侯墓地、叶家山墓地、大河口墓地等，初步建成了玉石器主要分析指标的数据库。目前在史前时期玉料来源、玉石器加工工艺、玉石器微痕分析、残留物分析等领域均取得了较为优异的成果。

研究成果荣获省部级社会科学优秀成果奖等荣誉。目前已出版学术专著10余部，其中《玉器起源探索》《东亚玉器》《良渚玉工》《牙璋与国家起源》和《海岱地区史前时期磨盘、磨棒研究》等论著均在国内外学术界产生了重要影响。发表研究论文130余篇，部分发表在PNAS、Science China Earth Science、《考古》、《文物》、《第四纪研究》、《华夏考古》、《四川文物》、《南方文物》、《东方考古》等国内外高水平专业期刊上。

（3）冶金考古实验室

冶金考古是典型的交叉学科，融自然科学和人文社会科学于一体。通过采用现代科技分析方法对金属文物和与金属制品制作相关的遗存进行分析，内容包括铸件结构、合金成分与金相结构、加工工艺、表面处理、保存现状等。涉及学科有考古、历史、材料、化学、地质、环境、矿冶、铸造、腐蚀与防护等。

实验室已进行了多项课题研究，包括江苏省溧阳市青龙头墓地汉墓出土金属器物科技分析、山西闻喜邱家庄东周墓地出土青铜器研究、山东滕州大韩东周墓地锻打青铜器研究、江西省安福县起凤山汉墓出土文物分析检测等。还协助室内考古实验室进行室内发掘的科技分析，如参与了湖北随州枣树林墓地出土金属薄片分析、山西省临汾市大河口西周墓地出土青铜器的分析等。