陈涛

男， 同济大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2002.9-2006.7 郑州大学 高分子材料与工程 本科
2006.9-2009.7 郑州大学 材料学 硕士
2009.9-2012.6 复旦大学 高分子化学与物理 博士
2012.9-2014.12 美国凯斯西储大学 博士后
2014.12-2020.2 同济大学 化学科学与工程学院 特聘研究员
2020.3-至今 同济大学 化学科学与工程学院 长聘教授

研究领域和兴趣

能源化学及柔性器件

主要业绩

申请人近年来主要从事能源化学与柔性储能器件领域的研究工作，在高分子凝胶电解质和电极材料方面取得系列原创性研究成果，代表性工作相继以通讯（或共同通讯）作者发表在Sci. Bull.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Nano Lett.等国内外知名期刊；共同主编了英文专著1部（Elsevier），另受邀撰写2个专著章节（Elsevier和RSC）；获授权中国发明专利9项；主持国家自然科学基金面上项目3项、青年项目1项。鉴于以上成绩，申请人先后获得“上海高校特聘教授（东方学者）及跟踪计划” 、“上海市青年拔尖人才”等荣誉称号。主要业绩总结如下：

一、通过功能单体设计、交联密度调控等策略合成了一系列新型高分子凝胶电解质，发展了具有优异电化学性能的多功能超级电容器。传统高分子凝胶电解质结构及功能单一，难以满足当前多功能柔性储能器件的应用需求，严重制约了柔性电子器件的发展。针对上述关键挑战，申请人通过引入光热功能交联剂和交联点密度调控等策略，创制了拉伸应变高达1200%、光/热愈合效率接近100%的高分子水凝胶电解质；揭示了该凝胶电解质的光/热愈合机制，光热效应交联剂（氧化石墨烯）使凝胶电解质能快速将光能转换为热能，促进高分子链段在断裂面的运动，进而与交联剂再次交联实现力学和电学性能的修复。基于该水凝胶电解质，发展出具有超高可拉伸性（1000%）和优异可光、热愈合的超级电容器；在国际上首次报道了切断/愈合后仍具有900%可拉伸性的超级电容器，且容量保持率达到95%左右。相关研究成果以申请人为唯一通讯作者发表在Nat. Commun. （2019,10, 536），并被选为“Editors’ Highlights”。该工作为新型高效多功能高分子凝胶电解质的设计与合成提供了的实践经验和理论依据。

二、提出采用双层异质结聚电解质抑制柔性超级电容器自放电速率的新策略。超级电容器的独特优势是充电速度快，但缺点是自放电（电压降）亦很快，目前缺乏行之有效的解决策略，严重限制超级电容器的广泛应用。申请人开创性地在柔性超级电容器中构建了由聚阴/阳离子复合物组成的双层异质结聚电解质，可显著延缓器件的自放电速度。研究表明，异质结中聚电解质与聚集在电极材料中的抗衡小离子间的静电排斥作用，可显著抑制聚焦在电极中电荷的重排及复合，从而延长自放电时间。通过对电极材料的进一步修饰，基于异质结聚电解质的超级电容器的自放电时间（开路电压降至一半）超过120小时，自放电速率远低于之前的报道。该策略的有效性在基于电双层材料或赝电容材料的对称型和非对称型超级电容器均已被验证，该创新思想对于构建长续航柔性超级电容器、推动其广泛应用具有重要意义。相关成果发表在Adv. Funct. Mater.（2022, 32, 2108794）、Small（2021, 17, 2102054.）等知名期刊。

三、创制了一系列纳米碳基新型柔性电极，阐明了电荷在纳米材料中的传输机制。由于极强的π-π相互作用，纳米碳材料分散性低、在组装成宏观电极过程中易团聚等问题，导致纳米碳基柔性电极的电学及电化学稳定性较差。针对上述关键瓶颈，申请人提出了基于化学气相沉积生长的连续石墨烯的自组装新策略，通过精准控制石墨烯层数，发展了具有超低密度（0.05 g/cm3）的导电石墨烯纤维，突破了溶液纺丝法需构筑单元取向致密排列的传统认知。基于此，申请人进一步从纳米尺度设计构筑了共价连接的石墨烯/碳纳米管复合纤维及织物电极，实现了石墨烯/碳纳米管间快速的电荷传输、优异的结构和性能稳定性，克服了传统物理混合法制备的纳米碳基复合材料中各组分间弱的相互作用和较低的结构稳定性。基于上述纳米碳基新型柔性电极，进一步发展了兼具柔性或拉伸性的高性能能量储存和转换器件。相关研究成果以申请人为通讯作者相继发表在Nano Lett.（2022, 22, 196−202）、Sci. Bull.（2020, 65, 486–495）等国内外知名期刊。

代表成果

1. Tian Lv, Yao Yao, Ning Li, Tao Chen*. Highly Stretchable Supercapacitors Based on Aligned Carbon Nanotube/Molybdenum Disulphide Composites. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 9191–9195.
2. Huili Li, Tian Lv, Huanhuan Sun, Guiju Qian, Ning Li, Yao Yao, Tao Chen*. Ultrastretchable and superior healable supercapacitors based on a double cross-linked hydrogel electrolyte. Nat. Commun. 2019, 10, 536.
3. Yao Yao, Tian Lv*, Ning Li, Zilin Chen, Chi Zhang*, Tao Chen*.Selected functionalization of continuous graphene fibers for integrated energy conversion and storage. Sci. Bull. 2020, 65, 486-495.
4. Tian Lv, Mingxian Liu, Dazhang Zhu, Lihua Gan*, Tao Chen*. Nanocarbon-Based Materials for Flexible All-Solid-State Supercapacitors. Adv. Mater. 2018, 30, 1705489.
5. Zilin Chen, Yao Yao, Tian Lv, Yunlong Yang, Yanan Liu, Tao Chen*. Flexible and Stretchable Enzymatic Biofuel Cell with High Performance Enabled by Textile Electrodes and Polymer Hydrogel Electrolyte. Nano Lett. 2022, 22, 1, 196–202.
6. Jun Wan, Tian Lv*, Yanan Liu, Xue Wang, Yunlong Yang, Zilin Chen, Yunlong Qi, Shaokui Cao, Tao Chen*. Flexible Asymmetric Supercapacitors with Extremely Slow Self-Discharge Rate Enabled by a Bilayer Heterostructure Polymer Electrolyte. Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2108794.
7. Huanan Peng, Guiju Qian, Ning Li, Yao Yao, Tian Lv, Shaokui Cao*, Tao Chen*. Flexible Asymmetric Supercapacitors with Ultrahigh Energy Density through Synergistic Design of Electrodes. Adv. Sci. 2018, 5, 1800784.
8. Xue Wang, Yanan Liu, Huili Li, Tian Lv, Jun Wan, Keyi Dong, Zilin Chen, Tao Chen*. Regulating the Self-Discharge of Flexible All-Solid-State Supercapacitors by a Heterogeneous Polymer Electrolyte. Small, 2021, 17, 2102054.
9. Keyi Dong, Yanan Liu, Zilin Chen, Tian Lv, Weiyang Tang, Shaokui Cao, Tao Chen*. A novel bilayer heterogeneous poly(ionic liquid) electrolyte for high-performance flexible supercapacitors with ultraslow self-discharge. Mater. Horiz. 2023, doi.org/10.1039/D3MH00198A.
10. Kai Liu, Zilin Chen, Tian Lv*, Yao Yao, Ning Li, Huili Li, Tao Chen*. A Self-supported Graphene/Carbon Nanotube Hollow Fiber for Integrated Energy Conversion and Storage. Nano-Micro Lett. 2020, 12, 64.

*以上信息由高级会员个人更新和维护。