复旦大学高分子科学系彭慧胜

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彭慧胜,复旦大学教授。1999年东华大学高分子材料本科毕业，2003年复旦大学高分子化学与物理硕士毕业，2006年美国Tulane大学化学工程与生物分子工程博士毕业。2006年10月加入美国能源部Los Alamos国家实验室，2008年10月回到复旦大学工作，高分子科学系教授、博导，先进材料实验室PI。主要研究取向碳纳米管/高分子复合材料，发表论文40多篇，包括1篇Nature Nanotechnology、4篇JACS、5篇Angew Chem Int Ed、9篇Adv Mater、1篇PRL、1篇Nano Lett和1篇Chem Soc Rev。研究工作7次被Nature及其子刊以“研究亮点”等采访报道。申请国际国内发明专利共计23项。最近主要奖励与荣誉包括上海高校特聘教授（东方学者，2011年）、复旦大学优秀研究生导师 (2010年) 、美国 Li Foundation Heritage Prize (2010年) 、上海领军人才 (2010年) 、中国化学会青年化学奖（2010年）、中国化学会John Wiley青年化学论文奖 (2009年) 、教育部新世纪优秀人才 (2009年) 等。

彭慧胜 教授
上海市杨浦区邯郸路220号 复旦大学高分子科学系
电话：021-51630316
传真：021-51630316
邮箱：penghs@fudan.edu.cn
主页：www.polymer.fudan.edu.cn/polymer/research/Penghs

教育和工作经历
1995-1999        东华大学        本 科
2000-2003        复旦大学        硕 士
2003-2006        美国Tulane 大学        博 士
2006-2008        美国能源部Los Alamos国家实验室        Directors Fellow
2008-至今        复旦大学        教 授

研究兴趣
取向碳纳米管/高分子复合材料
智能高分子材料
聚合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池、锂离子电池
超级电容器

近年代表性论文

• Zhang Z, Deng J, Li X, Yang Z, He S, Chen X, Guan G, Ren J, Peng H*, Super-elastic supercapacitors with high performances during stretching”, Adv. Mater., 2015, 27: 356-362.
• Wen W, Sun Q, Zhang Y, He S, Wu Q, Deng J, Fang X, Guan G, Ren J, Peng H*, Gum-like lithium-ion battery based on a novel arched structure, Adv. Mater., 2015, 27: 1363-1369.
• Zhang Z, Guo K, Li Y, Li X, Guan G, Li H, Luo Y, Zhao F, Zhang Q, Wei B, Pei Q, Peng H*, A colour-tunable, weaveable fibre-shaped polymer light-emitting electrochemical cell, Nature Photonics, 2015, 9: 233-238.
• Sun, X, Chen, T, Yang, Z, Peng, H*. The alignment of carbon nanotubes: an effective route to extend their excellent properties to macroscopic scale, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 539-549
• Chen, T, Qiu, L, Yang, Z, Peng, H*. Novel solar cells in a wire format, Chem. Soc. Rev. 2013, 42: 5031-5041
• Pan S, Yang Z, Li H, Qiu L, Sun H, Peng, H*, Efficient Dye-Sensitized Photovoltaic Wires Based on an Organic Redox Electrolyte, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135:10622-10625
• Ren J, Li L, Chen C, Chen X, Cai Z, Qiu L, Wang Y*, Peng H* “Twisting carbon nanotube fibers for both wire-shaped micro-supercapacitor and micro-battery, Adv. Mater. 2013, 25: 1155-1159
• Chen T, Qiu L, Yang Z, Kia H. G, Peng H*. Designing aligned inorganic nanotubes at the electrode interface: towards highly efficient photovoltaic wires, Adv. Mater. 2012, 24: 4623-4628
• Sun X, Wang W, Qiu L, Guo W, Yu Y, Peng H*. Unusual reversible photomechanical actuation in polymer/nanotube composites, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 8520-8524
• Chen T, Wang S, Yang Z, Feng Q, Sun X, Li L, Wang Z*, Peng H*. Flexible, light-weight, ultrastrong, and semiconductive carbon nanotube fiber for highly efficient novel solar cell, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50: 1815-1819
• Peng H*, Sun X, Cai F, Chen X, Zhu Y, Liao G, Chen D, Li Q, Lu Y, Zhu Y, Jia Q, Electrochromatic carbon nanotube/polydiacetylene nanocomposite fibres. Nature Nanotechnology, 2009, 4: 738-741
  

代表性荣誉与奖励
教育部长江学者特聘教授（2014）
英国皇家化学会会士（2014）
美国杜邦青年教授奖（2013）
中国青年科技奖（2013）
国家万人计划青年拔尖人才（2013）
国家自然科学基金委杰出青年基金获得者（2012）
美国Li Foundation Heritage Prize for Excellence in Creativity（2012）
上海高校特聘教授（东方学者）（2011）
中国化学会青年化学奖（2010）
上海领军人才（2010）
教育部新世纪优秀人才（2009）

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从日内瓦传来的好消息，复旦大学高分子科学系彭慧胜教授团队的“柔性织物状锂离子电池”项目获得日内瓦国际发明展金奖。

彭慧胜教授团队发明了一类纤维状锂离子电池，在此基础上发展出一系列柔性的新型织物电池系统，具有透气、导湿、高度集成等性能，并可以直接编进衣服穿在人们身上，有望解决目前可穿戴电子产品对柔性电源的迫切应用要求。电池衣服可以给手机、智能手表、可穿戴医疗设备等供电，0.1平方米的电池织物可使iphone手机工作10小时。

据悉，日内瓦国际发明展由瑞士联邦政府、世界知识产权等共同组织举办，是全球举办历史最长，规模最大的发明展之一。

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彭慧胜AFM：传感纤维实时健康监测

可穿戴传感技术已获得相当大的兴趣，并有希望用于实时监测健康状况。彭慧胜团队开发出一种从传感光纤单元制造电化学织物的方法。传感光纤可以有效地检测各种生理信号，如葡萄糖，Na+，K+，Ca2+和pH。电化学织物具有高度的柔韧性和优异的抗挠折性，并可以实时监控能力人体健康状况，疗效高。

Wang L, et al. Weaving Sensing Fibers into Electrochemical Fabric for Real-Time Health Monitoring[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201804456

https://doi.org/10.1002/adfm.201804456

chunguang

复旦彭慧胜Angew.：将锂沉积于交叉堆叠碳纳米管板上用于锂氧电池（具有超高比容量）

复旦大学彭慧胜和Ye Zhang团队将对齐的碳纳米管交叉堆叠成多孔网络，开发了一种沉积Li的三维交叉堆叠碳纳米管网络（3D-CSC）作为高效Li-O2电池的有效负极（Li/3D-CSC）。由于无枝晶和稳定的固体电解质界面，循环稳定性显着提高。该负极提供高达3656 mAh/g的可逆比容量，接近纯金属Li的理论比容量（3861 mAh/g）。基于Li/3D-CSC负极的Li-O2电池显示出优于常用裸Li箔负极五倍的循环性能。3D-CSC支架具有以下优点：

1 通过端对端连接的定向碳纳米管（CNT）网络非常轻（约0.07mg/cm2），具有低薄层电阻，提供了制造高性能Li负极的可接近性，同时对容量的影响最小。

2 具有大表面积的可膨胀多孔支架促进均匀的无枝晶Li沉积并减轻体积变化以实现稳定的循环性能。

3 电化学和机械稳定性使其成为Li沉积的兼容主体，在诸如Li-O2电池的各种应用中备受青睐。

Ye L, Liao M, Sun H, et al. Stabilizing lithium into cross-stacked nanotube sheets with ultra-high specific capacityfor lithium oxygen battery. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201814324

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201814324

yatou

国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）致力于推动解决化学科学的世界问题，促进化学更好服务于人类的发展。IUPAC成立于1919年，被公认为世界上最大、最具权威性的化学组织。自2000年开始设立国际青年化学家奖（IUPAC-Solvay International Award for Young Chemists），每年评选一次，旨在对上一年度全世界范围内最优秀的化学博士学位论文进行奖励，以鼓励这些正处事业起步阶段的优秀青年化学家。每年仅有4-5名正式获奖者，另有5-6人获得提名奖。

       2019年3月19日，IUPAC通告了2019年度获奖情况，本次共有5名获奖者，高分子科学系彭慧胜课题组2018届博士张晔以其博士学位论文“高性能纤维状锂离子电池”获此殊荣。

                                 

                              a, 纤维状储能器件的结构和工作机理示意图；b, 纤维状储能器件编织成柔软的织物

       张晔于2013年6月在郑州大学材料科学与工程学院获得工学学士学位，然后进入复旦大学攻读博士学位，导师是彭慧胜教授，并于2018年1月获复旦大学高分子化学与物理专业博士学位。她提前半年获得了复旦大学的理学博士学位，这主要因为她在博士学习期间取得了极其优异的研究成果。张晔及团队成员在国际上率先提出并发展了一系列高效率的新能源催化剂和高能量密度的储能材料，并进一步发展了一类高性能的纤维状电化学储能器件，这类器件具有柔性好，可编织，易于集成，高能量密度等优点，此外还具有良好的安全性和生物相容性，可有效应用在可穿戴设备及生物医学领域。博士毕业后，张晔加入美国哈佛大学医学院从事博士后研究。

       张晔以第一作者在Nature Reviews Materials，Advanced Materials，Angewandte Chemie International Edition等国际顶尖学术期刊发表了多篇学术论文；论文共被引用2600余次。相关研究成果两次被Nature以研究亮点报道。在读期间，张晔还获得了其他一系列重要的国内外学术荣誉，包括美国材料研究学会优秀博士生金奖（全球共8人）、日内瓦国际发明展金奖、中国石油和化学工业联合会的CPCIF-Clariant可持续发展青年创新奖卓越奖、上海高校学生创造发明“科技创业杯”发明创新一等奖、陶氏化学可持续发展创新奖特等奖、上海市优秀毕业生、复旦大学第七届研究生“学术之星”等多项奖励。

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复旦大学彭慧胜教授及其团队提出通过温和的氧等离子体处理方法，在取向碳纳米管膜上修饰“亲钠”含氧官能团，实现了可调控“无枝晶”钠金属生长的“亲钠”碳纳米管界面(Of-CNT)。基于该界面构建的钠金属负极，实现了1078 mAh/g (10 mAh/cm2)的高比容量，这一数值非常接近钠金属负极的理论比容量(1166 mAh/g)，且该比容量在5 mA/cm2电流密度下能稳定循环接近3000小时。DFT计算表明，钠原子与含氧官能团间强烈的相互作用是实现均匀成核和生长的关键。该研究中提出的通过杂原子官能团修饰碳纳米材料以提升界面对碱金属亲和性的策略在高性能钠/锂负极及其相关电池构建中具备普适性。相关成果近期以Communication形式发表在Angewandte Chemie International Edition上，复旦大学博士研究生叶蕾、廖萌为共同第一作者，复旦大学王兵杰副教授、彭慧胜教授为论文通讯作者。

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复旦大学的彭慧胜、王永刚、任婧、孙雪梅和陈培宁凭借《碳纳米管复合纤维锂离子电池》项目突破获得2019年度国家自然科学奖二等奖。

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2月28日，第17届“中国科学十大进展”遴选结果揭晓，复旦大学彭慧胜团队的“实现高性能纤维锂离子电池规模化制备”入选。活动由科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）牵头举办，《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》等5家编辑部参与推荐科学研究进展，邀请中国科学院院士、中国工程院院士、国家重点实验室主任、国家重点研发计划有关重点专项总体专家组成员和项目负责人、原973计划顾问组和咨询组专家及项目首席科学家等3500余位知名专家学者对30项候选科学进展进行网上投票，得票数排名前10位的入选“2021年度中国科学十大进展”。
        此前，1月26日，《半导体学报》发布2021年度“中国半导体十大研究进展”，彭慧胜团队的全柔性织物显示系统工作入选。
        新型纤维聚合物锂离子电池成果于2021年9月发表于《自然》（Nature, 2021, 697, 57）。这项工作重点发现了纤维锂离子电池内阻与长度之间的双曲余切函数关系，有效解决了活性材料和纤维电极界面稳定性难题，连续构建出兼具高安全性和高性能的新型纤维聚合物锂离子电池。纤维聚合物锂离子电池的能量密度超过85 Wh/kg，并且具有良好的循环稳定性，循环500圈后电池的容量保持率仍然达到90.5%，库伦效率为99.8%。即使在曲率半径为1厘米的情况下，将纤维锂离子电池弯折10万次后，其容量保持率仍大于80%。进一步通过纺织方法，获得了高性能和高安全性的大面积电池织物。如果将电池织物和无线充电发射装置集成，可安全、稳定地为智能手机进行无线充电。新型纤维聚合物锂离子电池有望在智能织物、可穿戴设备、生物医疗器械等广泛领域显示重要的应用前景。

图1. 纤维聚合物锂离子电池编织示意图。

       全柔性织物显示系统成果于2021年3月发表于《自然》（Nature, 2021, 591, 240）。这项工作重点突破了传统显示器件经典三明治结构的研究范式，提出在高分子复合纤维交织点集成微型发光器件，即通过编织方法，将负载有发光活性层的复合纤维和透明的导电纤维交织在一起，交织点处活性材料受到电场激发而发光，每一个交织点类似于传统显示器中的一个像素点，通过向经纬纤维电极程序化输入驱动信号，即可实现显示功能（图2）。研究团队进一步实现了长6 m、宽20 cm、含约500,000个发光点的大面积显示织物，发光点亮度偏差小于8%，单个发光点亮度达到115.1 cd/m2，功率消耗低至几毫瓦，发光点间距可达到微米级别，分辨率可满足显示应用需求。研究团队还实现了能量转化/储存、传感、实时通信等功能于一体的智能织物系统，在实时定位、日常通讯、医疗辅助等方面表现出良好的应用前景，有望推动柔性电子、便携式人机交互系统、柔性健康监测终端、国防智能装备等重要领域的发展。

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8月16日，德国跨界创新基金会（Falling Walls Foundation）在官网上公布2022年度科学突破奖获奖名单。复旦大学高分子科学系教授彭慧胜获本年度Falling Walls国际跨界创新科学突破奖工程技术类别（Engineering and Technology)奖。获奖原因是其在纤维聚合物锂离子电池（“Fiber polymer lithium-ion batteries”）领域做出的重要贡献。评奖委员会对此评价是：“推倒了制约柔性纤维电池的围墙。”（“breaks the wall to flexible fiber batteries”）
         通过在全球范围内匿名征集提名，德国跨界创新基金会每年会在生物、物理、科技、社会科学、艺术等十个领域内遴选获奖研究，“表彰最新的科学突破、杰出的科学项目和伟大的贡献”。今年德国跨界创新基金会收到来自世界各地的1345份提名材料。