中国科学院北京纳米能源与系统研究所张弛

nankou

张弛，中国科学院北京纳米能源与系统研究所青年研究员，博士生导师，摩擦电子学研究组负责人。2004年获华中科技大学学士学位，2009年获清华大学博士学位。曾在清华大学从事博士后研究工作，并赴日本NSK精工株式会社研修。主要从事纳米能源、耦合传感和微纳集成系统领域的研究，集中于摩擦纳米发电机、摩擦电子学与摩擦光电子学器件、自驱动MEMS/NEMS智能器件与集成系统等，并开展其在传感器网络、人机交互和新能源等领域的应用研究。近年来在摩擦纳米发电机新原理、新应用等方面开展了一系列原创性研究，并首次提出了由摩擦电和半导体耦合的摩擦电子学新研究领域，在摩擦电子学基础理论、材料多样性、功能器件以及阵列化集成等方面取得了具有重要国际影响力的研究成果。已在Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Energy、Nano Today等国际权威学术期刊上发表论文50余篇，获14项专利授权，多次参加重要国际会议并做邀请报告。曾获NSK中日友好机械工学优秀论文奖、中国博士后科学基金面上资助和特别资助，主持国家自然科学基金青年科学基金项目、面上项目和北京市自然科学基金预探索项目。现为中国科学院青年创新促进会会员，中国微米纳米技术学会高级会员、青年工作委员会委员、微纳传感技术分会理事，NANOSMAT学会会士。　



简历：
姓名：        张弛        
性别：        男
职称：        青年研究员        
学历：        博士
电话：        无        
传真：        无
Email：        czhang@binn.cas.cn        
邮编：        100083

摩擦电子学研究组主页：http://www.binn.cas.cn/ktz/zcyjz/yjzjjzc/  
个人主页：http://people.ucas.ac.cn/~chizhang
专家类别：青年研究员
获奖及荣誉：
1. 2014.12      北京纳米能源与系统研究所年度优秀职工
2. 2014.01      中国科学院青年创新促进会会员
3. 2009.12      NSK中日友好机械工学优秀论文奖
4. 2008.12      清华之友-中国石油优秀生奖学金
5. 2007.12      清华大学“行胜世纪”奖学金
6. 2006.12      清华大学综合优秀奖学金
7. 2005.12      清华大学综合优秀奖学金
8. 2004.06      华中科技大学优秀毕业生
9. 2004.06      中南地区大学生机械创新设计大赛一等奖
10. 2003.12    国家机械基础课程教学基地机械创新设计大赛二等奖
11. 2002.12    国家二等奖学金

代表论著：
1. C. Zhang*, Z. L. Wang*. Tribotronics—A new field by coupling triboelectricity and semiconductor. Nano Today, 2016, DOI:10.1016/j.nantod.2016.07.004.
2. L. M. Zhang, C. B. Han, T. Jiang, T. Zhou, X. H. Li, C. Zhang*, Z. L. Wang*. Multilayer wavy-structured robust triboelectric nanogenerator for harvesting water wave energy. Nano Energy, 2016, 22, 87-94.
3. F. Xue#, L. B. Chen#, L. F. Wang, Y. K. Pang, J. Chen, C. Zhang*, Z. L. Wang*. MoS2 tribotronic transistor for smart tactile switch. Advanced Functional Materials, 2016, 26, 2104-2109.
4. C. Zhang#, Z. H. Zhang#, X. Yang, T. Zhou, C. B. Han, Z. L. Wang*. Tribotronic phototransistor for enhanced photodetection and hybrid energy harvesting. Advanced Functional Materials, 2016, 26, 2554-2560.
5. J. Li#, C. Zhang#, L. Duan, L. M. Zhang, L. D. Wang, G. F. Dong*, Z. L. Wang*. Flexible Organic tribotronic transistor memory for a visible and wearable touch monitoring system. Advanced Materials, 2016, 28, 106-110.  
6. C. Zhang#, J. Li#, C. B. Han#, L. M. Zhang, X. Y. Chen, L. D. Wang, G. F. Dong*, Z. L. Wang*. Organic tribotronic transistor for contact-electrification-gated light emitting diode. Advanced Functional Materials, 2015, 25, 5625-5632.
7. C. Zhang#, L. M. Zhang#, W. Tang, C. B. Han, Z. L. Wang*. Tribotronic logic circuits and basic operations, Advanced Materials, 2015, 27, 3533-3540.
8. C. Zhang, W. Tang, Y. K. Pang, C. B. Han, Z. L. Wang*. Active micro-actuators for optical modulation based on planar sliding triboelectric nanogenerator. Advanced Materials, 2015, 27, 719-726.
9. C. Zhang#, W. Tang#, L. M. Zhang, C. B. Han, Z. L. Wang*. Contact Electrification Field-Effect Transistor. ACS Nano, 2014, 8, 8702–8709.
10. C. Zhang, W. Tang, C. B. Han, F. R. Fan, Z. L. Wang. Theoretical comparison, equivalent transformation and conjunction operations of electromagnetic induction generator and triboelectric nanogenerator for harvesting mechanical energy. Advanced Materials, 2014, 26, 3580–3591.
11. C. Zhang, T. Zhou, W. Tang, C. B. Han, L. M. Zhang, Z. L. Wang. Rotating disk based direct-current triboelectric nanogenerator. Advanced Energy Materials, 2014, 4, 1301798.

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       智能皮肤作为仿生机器人与外部环境之间的媒介，需要具备可拉伸性和触觉传感特性，以及测量多种外部机械刺激的能力。近年来，已有多种基于压力传感器的智能皮肤被开发应用于触觉传感，但由于缺少可拉伸性和横向拉伸传感的特性，大大限制了这些人造智能皮肤的功能和应用。此外，一些动物皮肤可以通过改变颜色和发光强度进行交流和伪装，所以具备可调节的光学特性对于智能皮肤也具有重要的意义。

       近日，中科院北京纳米能源与系统研究所张弛研究员和王中林院士领导的科研团队研发了一种可拉伸的摩擦电-光智能皮肤（STPS），它能为机械手提供多维度的触觉和手势传感。STPS基于仿生皮肤褶皱的光栅结构薄膜，可以在不同的横向拉伸应变下表现出可调的聚集诱导发光（AIE）。同时，也可以作为摩擦纳米发电机（TENG），将开路电压用于纵向压力传感，并且在不同的拉伸条件下压力传感特性保持稳定。通过将STPS集成在机械手上作为共形的覆盖层，STPS表现出了多维度的触觉传感和手势翻译特性。这种耦合了摩擦电与光激发的多功能传感终端，将在人机交互、软体机器人和人工智能等领域有着广泛的应用前景。该研究成果以题为Stretchable Triboelectric–Photonic Smart Skin for Tactile and Gesture Sensing在Advanced Materials进行发表（DOI：10.1002/adma.201800066）。

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2019优秀青年科学基金项目-纳米发电机与自驱动微系统
批准号        51922023       
学科分类        微/纳机械系统 ( E0512 )
项目负责人        张弛       
负责人职称               
依托单位        北京纳米能源与系统研究所
资助金额        130.00万元       
项目类别        优秀青年科学基金项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2022 年 12 月 31 日

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摩擦纳米发电机能够直接将机械能转化为电能，这为新时代IOT设备的分布式部署提供了新的供能方法。摩擦纳米发电机的高性能输出依赖于摩擦层材料的选择和改性。常用的摩擦材料增强方法为材料表面改性和电荷储存特性调控。对于材料表面改性，有报道利用表面微结构设计和化学官能团的引入提高材料表面积，增强材料表面电负性，来实现接触分离时大量的电荷转移进而提高电学输出。对于电荷存储调控，有报道在高分子摩擦材料中掺杂导电碳黑，纳米金颗粒等，在材料内部构建微电容效应，提升材料的电荷存储能力。这些报道的方法都只单纯的对电学性能提升进行研究，而对于摩擦层材料机械性能的改进很少有进行研究。

       在本工作中，张弛课题组在PTFE材料中引入新型二维材料MXene实现了复合薄膜力学性能和电学性能的同时提高。
       MXene的引入在PTFE薄膜内部形成大量以MXene为核心的CF2交联。这种复杂的交联会阻碍CF2链在薄膜内部的位移，进而提升薄膜力学强度。           MXene的掺杂会降低PTFE薄膜的结晶度，并使结晶区块弥散分布，增加韧性良好的非晶区域含量。这会提升复合薄膜的拉伸性能。所制备的MXene/PTFE薄膜相比于纯PTFE薄膜，应变率性能提升450%，拉伸强度提升50%。MXene具有良好的导电性，它的引入能够在复合薄膜中形成大量的微电容结构，提升薄膜电荷存储能力。最终所得复合薄膜最大开路电压，短路电流以及电荷转移量相比纯PTFE薄膜提升4、6、6倍。
       文章信息：Yuyu Gao, Guoxu Liu, Tianzhao Bu, Yaoyao Liu, Youchao Qi, Yanting Xie, Shaohang Xu, Weili Deng, Weiqing Yang* & Chi Zhang*. MXene based mechanically and electrically enhanced film for triboelectric nanogenerator. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3437-5.