中国科学院北京纳米能源与系统研究所杨亚

duhang

杨亚，中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员，博士生导师，微纳能源与传感实验室负责人。在微纳能源与传感研究方面，取得了具有国际重要影响力的原创性和开创性研究成果。以构建高性能多效应耦合纳米发电机和高精度自供电传感器阵列为目标，从材料的设计和可控制备出发，探索力-热-光耦合效应对纳米发电机的调制机理，在新型耦合纳米发电机的设计和集成、基于纳米发电机的自驱动传感器、柔性大规模传感器阵列等领域取得了重要进展。在国际杂志上发表SCI学术论文110余篇[IF>10：60余篇]，其中包括第一作者/通讯作者60余篇[IF>10：40余篇]：Energy & Environmental Science (2篇)、Advanced Materials (5篇)、Advanced Energy Materials (4篇)、Nano Letters (5篇)和ACS Nano (16篇)等。研究结果被各类著名国际学术媒体如Nature Photonics、ScienceDaily、Phys.org、Nanotechweb.org等作为亮点报道。论文总引用数4000余次，H因子39 (Researcher ID的数据)。已申请或授权的中国专利30余项。博士论文被评为2013年全国百篇优秀博士学位论文。担任国际学术会议分会主席3次，Energies杂志编委，被邀请做过30多次学术演讲或邀请报告。主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中科院国际合作交流项目等多项基金课题，作为科研骨干参与1项国家重点研发计划项目。


姓名：        杨亚        
性别：        男
职称：        研究员        
学历：        博士
电话：        无        
传真：        无
Email：        yangya@binn.cas.cn        
邮编：        100083
简历：

研究组主页：
http://www.binn.cas.cn/ktz/yyyjz/yyyjzjj/
研究方向：
新能源纳米材料与器件【复合型纳米发电机；自驱动传感器；Li离子电池；太阳能电池】
专家类别：
研究员
获奖及荣誉：
2016年 入选北京市"海聚工程"计划
2013年 全国百篇优秀博士学位论文
2010年 北京市科学技术一等奖（第四完成人）
代表论著：
1). Ya Yang, Hulin Zhang, Zong-Hong Lin, Yan Liu, Jun Chen, Ziyin Lin, Yusheng Zhou, Ching Ping Wong, and Zhong Lin Wang. "A hybrid energy cell for self-powered water splitting", Energy & Environmental Science, 2013, 6, 2429-2434. (2016年影响因子: 29.518)
2). Ya Yang, Hulin Zhang, Jun Chen, Sangmin Lee, Te-Chien Hou, Zhong Lin Wang. "Simultaneously harvesting mechanical and chemical energies by a hybrid cell for self-powered biosensors and personal electronics ", Energy & Environmental Science, 2013, 6, 1744-1749. (2016年影响因子: 29.518)
3). Ya Yang, Yu Sheng Zhou, Hulin Zhang, Ying Liu, Sangmin Lee, and Zhong Lin Wang. "A single-electrode based triboelectric nanogenerator as self-powered tracking system", Advanced Materials, 2013, 25, 6594-6601. (2016年影响因子: 19.791)
4). Ya Yang, Jong Hong Jung, Byung Kil Yun, Fang Zhang, Ken C. Pradel, Wenxi Guo, and Zhong Lin Wang, "Flexible pyroelectric nanogenerators using a composite structure of lead-free KNbO3 nanowires", Advanced Materials, 2012, 24, 5357-5362. (2016年影响因子: 19.791)
5). Ya Yang, Hulin Zhang, Ruoyu Liu, Xiaonan Wen, Te-Chien Hou, and Zhong Lin Wang. "Fully enclosed triboelectric nanogenerators for applications in water and hash environment", Advanced Energy Materials, 2013, 3, 1563-1568. (2016年影响因子: 16.721)
6). Ya Yang, Wen Guo, Xueqiang Wang, Zengze Wang, Junjie Qi, and Yue Zhang. "Size dependence of dielectric constant in a single pencil-like ZnO nanowire", Nano Letters, 2012, 12, 1919-1922. (2016年影响因子: 12.712)
7). Ya Yang, Hulin Zhang, Sangmin Lee, Dongseob Kim, Woonbong Hwang, and Zhong Lin Wang. "Hybrid energy cell for degradation of methyl orange by self-powered electrocatalytic oxidation", Nano Letters, 2013, 13, 803-808. (2016年影响因子: 12.712)
8). Ya Yang, Wenxi Guo, Ken C Pradel, Guang Zhu, Yusheng Zhou, Yan Zhang, Youfan Hu, Long Lin, and Zhong Lin Wang. "Pyroelectric nanogenerators for harvesting thermoelectric energy", Nano Letters, 2012, 12, 2833-2838. [ScienceDaily: http://www.sciencedaily.com/] (2016年影响因子: 12.712)
9). Ya Yang, Sihong Wang, Yan Zhang, and Zhong Lin Wang, "Pyroelectric Nanogenerators for Driving Wireless Sensors", Nano Letters, 2012, 12, 6408-6413. (2016年影响因子: 12.712)
10). Ya Yang, Hulin Zhang, Zong-Hong Lin, Yu Sheng Zhou, Qingshen Jing, Yuanjie Su, Jin Yang, Jun Chen, Chenguo Hu, and Zhong Lin Wang. "Human skin based triboelectric nanogenerators for harvesting biomechanical energy and as self-powered active tactile sensor system", ACS Nano, 2013, 7, 9213-9222. (2016年影响因子: 13.942)

fiber

讲座名称： 复合型纳米发电机

讲座时间 2018-09-25

讲座地点 西安交通大学西二楼 A102，曲江校区

讲座人 杨亚

讲座内容

讲座题目：复合型纳米发电机

讲座人：杨亚 博士 中国科学院北京纳米能源与系统研究所 研究员

地点：西二楼 A102，曲江校区

时间：2018年9月25日，上午11:00

主办单位：前沿科学技术研究院

摘要：提出了通过电磁发电和摩擦发电两种不同的原理来实现同一种机械能到电能转换效率提升的普适性方法，被美国、韩国等20多个研究小组广泛采用。首次构筑了基于复合纳米发电机的自供电温度传感器，解决了传统温度传感器需要锂离子电池供电导致寿命有限的难题，实现了这种新型自供电温度传感器的长期稳定工作。提出了利用同一种功能材料的多种物理效应来协同发电增强发电性能的新思路，揭示了多物理耦合效应增强发电性能的机制。首次开发了基于多种物理效应耦合一体式的复合纳米发电机，解决了不同类型纳米发电机的集成度低和成本高的难题。提出了通过界面与能带工程调控光伏器件的新策略，揭示了外部温度对光伏器件的调制规律，建立了温度变化诱导的极化电荷调控界面势垒高度提高光伏器件性能的新方法。

讲座人介绍

杨亚，中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员，博士生导师，微纳能源与传感实验室负责人。在微纳能源与传感研究方面，取得了具有国际重要影响力的原创性和开创性研究成果。以构建高性能多效应耦合纳米发电机和高精度自供电传感器阵列为目标，从半导体纳米材料的设计和可控制备出发，探索力-热-光耦合效应对纳米发电机的调制机理，在新型耦合纳米发电机的设计和集成、基于纳米发电机的自驱动传感器、柔性大规模传感阵列等领域取得了重要进展。在国际杂志上发表SCI学术论文130余篇[IF>12: 60余篇]，包括第一作者/通讯作者80余篇[IF>12: 47篇]：iScience 2篇(Cell Press)、Energy & Environmental Science 2篇、Advanced Materials 5篇、Advanced Energy Materials 6篇、Nano Letters 5篇、ACS Nano 16篇等。研究结果被各类著名国际学术媒体如Nature Photonics、ScienceDaily、Phys.org、Nanotechweb.org等作为亮点报道。论文总引用数5600余次，H因子45 (Researcher ID的数据)。已授权美国专利1项，申请和授权的中国专利40余项。博士论文被评为2013年全国百篇优秀博士学位论文。担任国际学术会议分会主席4次，iScience、Scientific Reports、Nanomaterials和Energies杂志编委委员，被邀请做过30多次学术演讲或邀请报告。主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中科院国际合作交流项目等多项基金课题，作为科研骨干参与1项国家重点研发计划项目。

xutuo

摩擦电纳米发电机作为一种新兴的能源技术，可将周围中各式各样的机械能有效地转换为电能，特别是在收集微小和低频的机械能方面有着无可比拟的优越性。在传统的摩擦纳米发电机中，通过周期性地改变带相反电荷的材料之间的距离或接触面积来获得脉冲的交流电输出。需要一些必要的整流措施例如：整流桥、电刷和电源管理电路等，来获得适合驱动电子设备和储存的直流电信号，但这在一定程度上降低了摩擦纳米发电机的便携性和能量利用效率。此外，脉冲交流输出会导致较高的峰值因子（输出信号的峰值与均方根之比），即使在整流后，传统摩擦纳米发电机的峰值因子仍然很高，这意味着输出不稳定。这些摩擦纳米发电机的传统固有输出特性限制了其更广泛的应用。在这种情况下，发展一种可将机械能直接转换为直流电能的新型摩擦纳米发电机就显得格外重要。

       近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所杨亚研究员及其合作者对直流摩擦电纳米发电机的最新进展进行了全面的总结。作为摩擦纳米发电机家族中的新成员，采用新材料和结构的直流摩擦电纳米发电机可产生直流输出，更适合储能和直接驱动电子产品。
       研究人员回顾了直流摩擦纳米发电机的发展，重点关注基于各种策略的直流摩擦纳米发电机的工作原理。根据材料分类，可分为基于绝缘体的直流摩擦纳米发电机和基于半导体的直流摩擦纳米发电机。首先介绍了通过相位耦合和介电击穿实现直流输出的的绝缘体直流摩擦纳米发电机，各种基于绝缘体的摩擦纳米发电机的直流电压输出可以达到千伏，而且其峰值因子接近1。随后介绍了具有更低内部阻抗和拥有更高输出电流密度的基于半导体的直流摩擦纳米发电机。详细讨论和介绍了半导体界面处的摩擦隧穿和摩擦伏特效应中的电荷转移过程。最后研究人员总结了影响直流摩擦纳米发电机的输出的重要因素和主要应用，讨论了直流摩擦纳米发电机的可能挑战和未来的发展方向。
       通过对直流摩擦纳米发电机这个新兴能源技术的第一次的总结与回顾，研究人员期待吸引科研界更多的关注和努力。随着对直流摩擦纳米发电机的更多研究的出现，有望在该领域取得更大的突破。相关论文发表在Advanced Energy Materials（DOI: 10.1002/aenm.202002756）上。

gaodingpiao

近年来，人们期望开发出绿色环保、可持续的新型聚合物材料，为优化纳米发电机的结构和性能提供新思路。从自然界的生物中开发出来的聚合物纳米纤维，由于其独特的纳米结构、性能、可再生性和丰富性，已经逐渐成为能源领域中的一类新兴构筑单元材料。近日，东北林业大学陈文帅教授和中国科学院北京纳米能源与系统研究所杨亚教授等总结了生物聚合物衍生纳米纤维基纳米发电机的研究进展，撰写了题为“Biopolymer Nanofibers for Nanogenerator Development”的综述型文章，发表在Research上（DOI: 10.34133/2021/1843061）。
       纳米发电机是美国佐治亚理工学院王中林院士团队最早提出的通过收集环境中的微机械能转化为电能的供电装置。与其他发电装置相比，纳米发电机具有一些明显优势，如：独特的微型化、可持续供电、不依赖外部能源、灵活的结构设计和组装、多样的材料选择等。随着全球对纳米发电机领域研究兴趣的快速增长，纳米发电机的材料选择和制造技术受到了广泛关注。生物聚合物纳米纤维作为由树木、竹子、螃蟹、虾、蜘蛛和蚕等生物合成的天然聚合物纳米材料，继承了生物材料的许多优点，如来源丰富、优越的力学性能、生物相容性、生物降解性、可再生性等，同时还展现出独特的纳米结构和性质，已被用来开发多种不同类型的纳米发电机（图1）。

图1  生物聚合物纳米纤维的制备、块体材料构筑与纳米发电机开发

       首先，文章介绍了从不同生物原料制造聚合物纳米纤维的有效策略，以及各种生物聚合物纳米纤维的结构和特性。多糖和蛋白质纳米纤维是地球上最主要的两种生物聚合物纳米纤维，具体包括纤维素纳米纤维、甲壳素纳米纤维、丝纳米纤维、胶原纳米纤维和明胶纳米纤维。生物聚合物纳米纤维的制备方法主要包括：生物材料纳米解纤、从小分子中生物合成和静电纺丝。随后，文章重点介绍了使用不同生物聚合物纳米纤维作为基本构筑单元开发纳米发电机的研究进展。生物聚合物纳米纤维可以通过直接利用/化学改性/复合活性单元等方法来制备薄膜、纳米纸、气凝胶、泡沫等，用于纳米发电机开发；通过设计使块体材料具有优化的孔尺寸、孔结构、粗糙度、纳米纤维有序排列或堆叠、复杂结构等，以进一步优化并提升纳米发电机的性能和功能。近年来，生物聚合物纳米纤维除了被用于研发摩擦纳米发电机和压电纳米发电机外，也被逐步应用在利用湿气或渗透能发电的发电机领域。
        生物聚合物纳米纤维的开发和利用在纳米发电机领域具有很大的潜力，但进一步优化纳米发电机的性能和功能仍面临着许多挑战。如何利用更有效的方法开发不同种类的生物聚合物纳米纤维，如何对生物聚合物纳米纤维进行化学改性引入更多类型的活性基团，如何制造更多类型生物聚合物纳米纤维衍生块体材料用于各种类型的纳米发电机开发等，仍有待于后续深入研究。