中国粉体网讯 崔屹和鲍哲南两位学术大牛的组合被外界称为斯坦福“双子星”，他们一位主要从事纳米电池领域的研究，另一位则专注于研究人工智能电子皮肤，2011年，他们偶然进行了一次合作，从此走上了强强联合之路，让我们一起来看一下他们碰撞出了哪些“火花”吧！
崔屹：科学家、教授、企业家多重身份转换自如
他是学霸中的学霸，他是一位纳米材料科学家，同时也是斯坦福大学教授。他1998年获得中国科学技术大学理学学士学位；2002年在哈佛大学获得博士学位；2003年在加州大学伯克利分校从事博士后研究；2004年入选世界顶尖100名青年发明家；2005年进入斯坦福大学材料科学与工程系任教，先后担任助理教授、副教授、教授；2014年获得首届纳米能源奖；2017年获得布拉瓦尼克青年科学大奖之物质科学与工程技术奖。他培养了近60位博士和博士后，在世界范围培养了40多位教授；他还是成功的企业家，不止步于学术，他把自己的技术转化为商品，创办了自己的公司。他是崔屹。
崔屹主要科研成就
崔屹的主要研究领域包括：纳米材料的设计，合成和性能研究以及应用在能源存储，太阳能电池，催化，水和空气净化；二维层状材料；拓扑绝缘体；纳米生物学。截止到2016年，崔屹在纳米材料研究领域取得了开创性研究成果，先后在包括Science、Nature、Nature Nanotechnology、Nature Materials、Nature Communication、JACS等世界顶级期刊发表高水平科技论文330多篇，其研究团队致力于纳米、新材料、新能源、环境保护和生物科学的研究，在科技创新与成果转化方面拥有丰富经验，其创新性的研究成果和发明亦引起了工业界的关注。
鲍哲南：斯坦福华人第一女院长
她1987年考取南京大学化学系；1995年获得美国芝加哥大学化学系博士学位后进入了贝尔实验室任职；2001年获得贝尔实验室杰出研究人员称号；2004年进入斯坦福大学化学系任教；因在人造皮肤研究中取得了突破性进展，2011年她荣获“影响世界华人大奖”，并被外媒盛赞为“世界上最美丽的女人”；2015年，她被《自然》评为年度科学人物；2016年她当选美国国家工程院院士；2017年获得世界杰出女科学家奖。她是鲍哲南。
鲍哲南主要科研成就
鲍哲南研究的范围包括化学、材料科学、能源、纳米电子学和分子电子学，有机和高分子半导体材料、传感材料、有机半导体晶体管、有机太阳能电池、电子纸、人工电子皮肤。截止到2011年，鲍哲南在英国《自然》、《美国科学院年报》、《美国化学会志》、《先进材料》、《应用物理通讯》等杂志发表论文300多篇，申请专利60余项（其中获准30多项）；她在有机薄膜晶体管领域发表的文章在1997-2007年得到2226次引用，在被引用最多的20名作者中排名第4。
强强联合，碰撞出不一样的花火
鲍哲南和崔屹同为斯坦福大学的华人科学家，一个专注于人工智能电子皮肤，一个醉心于能源领域电池技术。2011年，机缘巧合之下，两个人首次合作研究纳米复合电极材料，通过将多孔纺织物的纤维浸泡在石墨烯溶液中，进而利用电沉积负载MnO2，得到具有超长循环寿命、高电容的纳米复合电极材料。自此之后，两人利用高分子及有机材料的优势，为电池技术注入新的生命力，取得一系列重大成果（以下为部分成果简介）。
Nature Energy：高可逆容量钠离子电池取得突破性进展
斯坦福大学的鲍哲南教授和崔屹教授（共同通讯作者）等共同揭示了玫棕酸钠（Na2C6O6）作为钠离子电池正极材料的主要限制因素。该研究表明，充放电过程中Na2C6O6会在α-Na2C6O6与γ-Na2C6O6之间发生相变，该相变的可逆性决定了Na2C6O6正极的可逆容量及长循环稳定性。由于充电（脱钠）过程中由γ-Na2C6O6转变为α-Na2C6O6的相变过程需要克服较大的活化能，该相变通常呈现出高度的不可逆性，严重制约了Na2C6O6正极的电化学性能。为了解决这一问题，可以通过减小Na2C6O6的晶粒尺寸并选取合适的电解质溶液的方法降低该相变的活化能垒，使充放电过程中α-Na2C6O6与γ-Na2C6O6之间的相变具备高度可逆的特征，实现了在每个Na2C6O6晶胞中可逆储存4个钠原子的储钠机制，从而实现了高的可逆容量及循环稳定性。电化学测试表明，当选取溶剂化作用强的二甘醇二甲醚（DEGDME）作为电解质溶液时，纳米Na2C6O6正极能达到484mAh/g的可逆容量及726Wh/kg的能量密度（基于Na2C6O6正极），其能量效率高达87%，并具有较高的容量保持率。该Na2C6O6正极的比能量高达其理论值的96.6%，并超过了之前报导的所有钠离子电池正极材料。这一发现为构建可持续型高性能大规模储能体系点亮了曙光。该研究成果以“High-performance sodium–organic battery by realizing four-sodium storage in disodium rhodizonate”为题，发表在Nature Energy上，该工作的第一作者为斯坦福大学化学工程学院的Minah Lee博士后。
Adv.Energ.Mater.：高离子导电性自修复粘结剂用于锂电硅负极
斯坦福大学崔屹教授和鲍哲南教授（共同通讯作者）带领的团队针对硅负极材料粉化带来的电极失效及与电解质发生副反应等问题，设计了一种新型聚合物粘合剂，实现了电极材料高容量，优异的循环及倍率性能。在该工作中，研究人员将聚乙二醇（PEG）基团引入自修复高分子材料（SHP）中，并将得到的新型聚合物作为微米硅负极的粘结剂使用。该SHP-PEG粘合剂将SHP的自修复能力和PEG的Li离子传导能力结合起来，使微米硅颗粒和电解质之间的界面得到有效改善。得益于粘合剂的自愈合能力和高离子导电性，硅颗粒在多次循环后仍能保持导电性，同时电极与电解质间的副反应受到了有效抑制。此外，硅颗粒和电解质间高效的Li离子电荷转移能力,使电极材料展现出了优异速率性能。该成果以题为“Ionically Conductive Self-Healing Binder for Low Cost Si Microparticles Anodes in Li-Ion Batteries”发表在Adv.Energ.Mater.上。
Nat.Commun.: 离子电导率和力学性能兼顾的超分子锂离子导体
斯坦福大学的鲍哲南教授联合崔屹教授以及上海交通大学的颜徐州研究员（共同通讯作者）强强联合报道了一种超分子聚合物导体材料。提出了一种将离子导电率和聚合物电解质的机械强度解耦的有效策略。设计了一种超分子离子导体（SLIC），其中具有低Tg聚醚主链单元提供离子导电性，而动态键耦合的2-脲基-4-嘧啶酮（UPy）主链单元提供机械性能，从而获得了具有29.3±1.4MJm-3的超强韧性和室温下离子导电率为1.2±0.21×10-4Scm-1的聚合物电解质。此外，作者还验证了其作为可拉伸LIBs电极材料时具有非常高的柔性，可获得高达900%应变能力的固有可拉伸电极。基于这种超分子聚合物的全电池即使在70%应变的条件下也能正常工作。总之，本文报道的将离子电导率与机械性能解耦的方法，为开发高韧性离子传输材料用于储能开辟了一条有希望的新途径。该成果以题为“Decoupling of mechanical properties and ionic conductivity in supramolecular lithium ion conductors”发表在Nature Communications上。其中，斯坦福大学的David G. Mackanic和上海交通大学的颜徐州研究员为本文的共同第一作者。
JACS：具有高电化学稳定性的新型离子导电氟化醚电解质
斯坦福大学崔屹、鲍哲南等人设计了一种合成新型的氟化醚电解质的新方法，即通过氟化核心与醚“端基”共价键合，从而实现单一电解质中高离子电导率与高氧化稳定性的结合。同时，以模块化的方式改变醚基的长度和类型，以及氟化链段的长度，系统地研究了这种新型电解质结构-性质的关系。研究发现，所制备的新型氟化醚电解质具有较长的醚基团和较短的氟化链段时，离子电导率高达2.7x10-4 S/cm（在30°C时），并且具有高达5.6V的氧化电压（比四甘醇二甲醚至少高1.4V）。核磁共振（NMR）光谱和分子动力学（MD）模拟显示，随着醚段的增加和氟段的缩短，氟化醚中的离子电导率会增加。研究人员进一步将此类电解质应用于高电压Li-NMC811电池，电池可以在高达C/5的倍率下稳定循环100次以上。相关成果以“A new class of ionically conducting fluorinated ether electrolytes with high electrochemical stability”为题，发表在国际顶刊J. Am. Chem. Soc.上。
参考资料：
高分子科学前沿.“高分子”遇见“纳米能源”！强强联合，斯坦福“双子星”崔屹和鲍哲南那些年的经典工作回顾
清华管理评论. 那些指引向成功的力量——斯坦福大学终身教授崔屹专访
参考网. “科研女神”鲍哲南：在斯坦福大学当院长
高分子科学前沿、材料牛
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