中国科学院北京纳米能源与系统研究所陈翔宇

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陈翔宇，中国科学院北京纳米能源与系统研究所青年研究员。2007年获清华大学电机系工学学士学位，2010年分别在清华大学材料系和东京工业大学电子物理系获得工学双硕士学位, 2013年获东京工业大学电子物理博士学位。2013年加入苏州大学功能纳米及软物质研究院，担任副教授。分别于2013年12月至2014年2月以及2015年1月至2015年3月在东京工业大学担任特任研究员。2014年5月调职到中国科学院北京纳米能源与系统研究所，加入王中林院士的研究团队，任副研究员。2017年6月，被提拔为青年研究员，独立领导课题组。2015年破格入选北京市第十一批“海聚工程”，获聘为北京市特聘专家。2017年入选北京市青年拔尖人才。陈翔宇在Materials Today，ACS Nano，Adv. Funct. Mater., Nano Energy等杂志发表SCI学术论文共50余篇。其中，第一作者(共同一作)和通讯作者的文章30余篇，影响因子大于10的文章11篇（一作5篇，通讯作者2篇，共同一作4篇），影响因子大于20的文章1篇（一作）。已授权中国发明专利4项，实用新型专利1项，在申请发明专利4项。目前作为项目负责人主持国家自然科学基金的青年基金(26万)和面上基金(60万)两项。作为骨干成员参与国家重点研发计划“纳米科技”重点专项，以第二申请人身份参与国家自然基金国际合作基金（200万）。


姓名：        陈翔宇        
性别：        男
职称：        青年研究员         
学历：        博士
电话：        无         
传真：        无
Email：        chenxiangyu@binn.cas.cn         
邮编：        100083

专家类别：青年研究员
获奖及荣誉：2017年 北京市青年拔尖人才个人项目
2015年 入选北京市第十一批“海聚工程”项目，获聘为“北京市特聘专家”
2010年 日本文部省国家奖学金
2010年 清华大学优秀毕业生
代表论著：
[1] Xiangyu Chen, Yali Wua, Aifang Yu, Liang Xu, Li Zheng, Yongsheng Liu, Hexing Li, Zhong Lin Wang*, "Self-powered modulation of elastomeric optical grating by using triboelectric nanogenerator", Nano Energy 38 (2017) 91–100,
[2] Xiangyu Chen, Xiong Pu, Tao Jiang, Aifang Yu, Liang Xu, Zhong Lin Wang*, "Tunable Optical Modulator by Coupling a Triboelectric Nanogenerator and a Dielectric Elastomer", Advanced Functional Materials (2017), 27, 1603788,
[3] Xiangyu Chen⊥, Tao Jiang⊥, Yanyan Yao, Liang Xu, Zhenfu Zhao, Zhong Lin Wang*, "Stimulating acrylic elastomer by triboelectric nanogenerator - toward self-powered electronic skin and artificial muscle", Advanced Functional Materials 26, (2016) 4906-4913
[4] Xiangyu Chen, Mitsumasa Iwamoto, Zhemin Shi, Limin Zhang, Zhong Lin Wang, “Self-Powered Trace Memorization by Conjunction of Contact-Electrification and Ferroelectricity”, Advanced Functional Materials 25, (2015) 739.
[5] Li Zheng, Yali Wu, Xiangyu Chen*(通讯作者), Aifang Yu, Liang Xu, Yongsheng Liu, Hexing Li, Zhong Lin Wang*, " Self-powered Electrostatic Actuation Systems for Manipulating the Movement of both Microfluid and Solid Objects by Using Triboelectric Nanogenerator ", Advanced Functional Materials (2017), doi:10.1002/adfm.201606408,
[6] Zhenxuan Zhao, Xiangyu Chen*(通讯作者), Huaqiang Wu, Xiaoming Wu, Guozhong Cao*, "Probing the photovoltage and photocurrent in perovskite solar cells with nanoscale resolution", Advanced Functional Materials 26, (2016) 3048
[7] Aifang Yu⊥，Xiangyu Chen⊥(共同一作)，Rui Wang⊥，Jingyu Liu，Jianjun Luo，Libo Chen，Yang Zhang，Wei Wu，Caihong Liu，Hongtao Yuan，Mingzeng Peng，Weiguo Hu，Junyi Zhai*，Zhong Lin Wang*，TENG as a self-powered communication unit for processing and transmitting information，ACS Nano 10, (2016) 3944
[8] Aifang Yu⊥，Xiangyu Chen⊥(共同一作), Haotian Cui, Libo Chen, Jianjun Luo, Wei Tang, Mingzeng Peng, Yang Zhang, Junyi Zhai,* Zhong Lin Wang,* “Self-powered random number generator Based on Triboelectric Technology: harvesting both energy and random signals from ambient environment”, ACS Nano 10, (2016) 11434.
[9] Tao Jiang⊥, Xiangyu Chen⊥(共同一作), Chang Bao Han, Wei Tang, Zhong Lin Wang, “Theoretical Study of Rotary Freestanding Triboelectric Nanogenerators”, Advanced Functional Materials 25, (2015) 2928–2938.
[10] Simiao Niu§, Ying Liu§, Xiangyu Chen§(共同一作), Sihong Wang, Yu Sheng Zhou, Long Lin, Yannan Xie, Zhong Lin Wang, “Theory of freestanding triboelectric-layer-based nanogenerators”, Nano Energy 12, (2015) 760.
[11] Xiangyu Chen*(通讯作者), Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto*, "Organic double layer element driven by triboelectric nanogenerator: study of carrier behavior by non-contact optical method", Chemical Physics Letters 646, (2016) 64
[12] Tao Jiang⊥, Xiangyu Chen⊥(共同一作), Keda Yang, Changbao Han, Wei Tang, Zhong Lin Wang, "Theoretical study on rotary-sliding disk triboelectric nanogenerators in contact and non-contact modes", Nano Research (2016) in press, DOI 10.1007/s12274-016-0997-x
[13] Xiangyu Chen*(通讯作者), Tao Jiang, Zhou Sun, Wei Ou-yang, “Field emission driven by self-powered contact-electrification: simulation and experimental analysis”, Applied Physics letters 107, (2015) 114103.
[14] Xiangyu Chen, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, Zhong Lin Wang, “Direct probing of contact electrification by using optical second harmonic generation technique”, Scientific Reports 5, (2015) 13019.
[15] Xiangyu Chen, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, “Study of multiple photovoltaic processes in stacked organic active layers”, Organic Electronics 15, (2014) 2014.
[16] Yan-Hong Deng, Xiangyu Chen*(通讯作者), Qing-Dong Ou, Qian-Kun Wang, Xiao-Cheng Jiang, Dan-Dan Zhang, Yan-Qing Li, “Carrier behavior in special multilayer device composed of different transition metal oxide-based intermediate connectors”, Applied Physics letters 104, (2014) 221104.
[17] Yan-Hong Deng, Yan-Qing Li, Qing-Dong Ou, Qian-Kun Wang, Fu-Zhou Sun, Xiangyu Chen*(通讯作者), Jian-Xin Tang, “The doping effect of cesium-based compounds on carrier transport and operational stability in organic light-emitting diodes”, Organic Electronics 15 (2014), 1215.
[18] Xiangyu Chen, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, “Interfacial charging originated from the conductivity decrease of C60 layer in IZO/pentacene/C60/Al organic double-layer solar cells”, Organic Electronics 15, (2014) 162.
[19] Xiangyu Chen, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, “Selective Observation of photo-induced Electric Fields inside Different Material Components in Bulk-heterojunction Organic Solar Cell”, Applied Physics letter 104, (2014) 013306.
[20] Xiangyu Chen, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, “Study of blocking effect of Cu-phthalocyanine layer in Zinc Oxide /pentacene/CuPc/C60/Al organic solar cells by Electric field-induced Optical Second Harmonic Generation measurement”, Organic Electronics 14, (2013) 320.
[21] Xiangyu Chen, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, “Analyzing photo-induced interfacial charging in IZO/pentacene/C60/bathocuproine/Al organic solar cells by electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement”, Journal of Applied Physics 111, (2012) 113711.
[22] Xiangyu Chen, Dai Taguchi, Tatsunori Shino, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, “Analysis of interface carrier accumulation and relaxation in pentacene/C60 double-layer organic solar cell by impedance spectroscopy and electric-field-induced optical second harmonic generation”, Journal of Applied Physics 110, (2011) 074509.

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北京纳米能源所的陈翔宇研究员与北京大学物理学院的付恩刚教授合作，提出了一种通过低能高密度氦离子的辐照来操纵聚合物的摩擦电表面电荷密度的实验方法。近期，他们在Energy & Environmental Science 上发表了题为 “Manipulating the triboelectric surface charge density of polymers  by low-energy Helium ion irradiation/implantation”的论文，文章链接为：https://pubs.rsc.org/en/content/ ... unauth#!divAbstract

　　在这项研究中，利用离子辐照的方法，基于其有可控照射面积、可调节照射剂量和可均匀辐照等特性，通过核能损失和电子能损失来改变材料的分子结构。高速的辐射离子可以剪切聚合物材料的化学键，旧化学键断裂而产生的大量自由基与运动离子结合，重新排列的形成了新的化学键和新的官能团，从而改变材料的起电性能。通过大量实验的筛选，找到合适的辐照计量和能量大小，可以从分子水平上直接控制和改变针对摩擦起电的聚合物官能团，进而永久的改变材料的起电特性。选择低能量的离子辐射,对目标聚合物的表面粗糙度和机械柔韧性的影响可忽略不计，同时可以永久的改变材料的起电性能，是一种全新的方法。研究团队对离子辐照引起的四种不同聚合物的化学结构变化进行了系统的分析，包括衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）的测量，分子动力学模拟等，这有助于我们更好地理解在分子水平上的摩擦起电过程。在实验的四种材料中，通过离子辐照改性的聚酰亚胺（Kapton）薄膜可以在其表面生成一种具有共轭效应的强失电子官能团，而未处理的聚酰亚胺通常是得电子型的摩擦起电材料。因此，其起电性能有了反转性的改变，同时这种材料也在TENG器件中表现出一些前所未有的特性，例如高的表面电荷密度（332 μC/ m-2），出色的稳定性和超强的给电子能力，这使其在与几乎所有以前报道过的材料接触起电过程都是失去电子，例如尼龙，碳薄片，食品级耐油丁腈橡胶等。原子力显微扫描的表征证明了辐照之后的聚酰亚胺表面形貌和机械特性都没有发生大的变化，因此化学官能团的改变才是其性能改变的根源。具体实验过程和相关数据如图1所示。
　　这个研究工作，通过在分子尺度上对起电材料的特殊官能团进行特定设计进而改善宏观的起电性能。该工作可以从化学的基础层面上促进了TENG的研究，为起电材料的发展带来了突破性进展。基于这个新的界面调控方法，我们预期在之后多种特性的摩擦起电材料的合成与设计工作中会有一系列的突破，可以为聚合物摩擦起电材料的起电机理研究提供另一种实验途径。此外，本次研究得到的超正的起电材料由于其具有良好的柔性以及绝缘性也都决定了它可以应用在TENG器件以及微纳发电机。另一方面，以前高分子的辐照研究也有很多，但他们大多集中在辐射引起表面形貌和机械性能变化上，未有针对起电性能的研究。辐射诱导的自由基和化学键来增加接触带电的表面状态，改变聚合物分子的电子结合能从而改变其电学性能，这种官能团调控机理也为传统的离子辐照技术开辟了新的应用，可以预期未来会出现很多人工调控的具有不同性能的高分子材料出现，都为传统的应用指明了新的应用方向。