彭慧胜、长江学者特聘教授、国家有突出贡献中青年专家、国家重点研发计划首席科学家，2023年当选中国科学院院士。
彭慧胜教授课题组主要在高分子纤维器件领域开展研究工作，创制了多尺度螺旋复合纤维，揭示了电荷在高曲率纤维表界面快速分离与传输的机制，提出了纤维电子器件的设计思想，赋予纤维发电、储能等全新功能，提出了高分子纤维电子新方向。在Nature（3）、Nature子刊（8）、Nature Commun./J. Am. Chem. Soc./Angew. Chem. Int. Ed./Adv. Mater./Phys. Rev. Lett.（合计99）等期刊上发表了300多篇论文。以下为纳米人团队整理的彭慧胜课题组近年来发表的代表性研究成果，供大家学习和交流~
1. Nature：可扩展生产高性能编织锂离子纤维电池批量生产柔性、安全和可洗涤的纤维电池，对于其广泛应用于便携式和可穿戴电子产品中至关重要。目前，一个主流的方向是制造直径在几十到几百微米的纤维锂离子电池（FLIBs），它们可以很容易地编织成具有足够容量的可穿戴和透气纺织物，从而满足各种可穿戴电子产品的电力需求（图1a）。在过去的十年中，人们进行了大量研究以获得制备具有更佳电化学性能FLIBs的方法。过去人们认为较长的纤维具有较高的内阻，这会影响FLIBs的电化学性能。因此，迄今为止，基本只获得了厘米长尺度的FLIBs，同时基于整个电池质量的能量密度（<1 Wh kg−1）也比较低。复旦大学彭慧胜教授，陈培宁意外发现FLIBs的内阻与长度呈双曲余切函数关系，随着长度的增加，内阻先减小后趋于稳定。系统研究证实，这一意想不到的结果适用于不同的FLIBs。通过优化的可扩展工业流程，成功生产出数米的高性能FLIBs。此外，批量生产的纤维电池的能量密度达到了85.69Wh kg−1（基于包括包装在内的锂钴氧化物/石墨全电池的总重量）。充放电500次后容量保持率达到90.5%，1 C倍率下容量保持率达到93%（与0.1 C倍率容量相比），可媲美软包电池等商用电池。此外，纤维弯曲100,000次后仍能保持80%以上的容量。进一步的，研究人员展示了用工业剑杆织机将FLIBs编织成的安全且可洗的纺织品，对手机进行无线充电，以及为集成了纤维传感器和纺织品显示器的保健夹克供电。
He, J., Lu, C., Jiang, H. et al. Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries. Nature 597, 57–63 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03772-02. Nature：与功能系统集成的大面积展示纺织品如何将显示功能有效集成到电子织物中，同时确保织物的柔软、透气导湿、适应复杂形变等特性？这是智能电子织物领域面临的一大难题。复旦大学高分子科学系教授彭慧胜领衔的研究团队，成功将显示器件的制备与织物编织过程实现融合，在高分子复合纤维交织点集成多功能微型发光器件，揭示了纤维电极之间电场分布的独特规律，实现了大面积柔性显示织物和智能集成系统。
Shi, X., Zuo, Y., Zhai, P. et al. Large-area display textiles integrated with functional systems. Nature 591, 240–245 (2021).https://doi.org/10.1038/s41586-021-03295-83. Nature Nanotechnology：分级螺旋碳纳米管纤维作为骨整合前交叉韧带置换术韧带损伤率高，经常需要进行手术更换；然而，目前的合成材料在骨整合方面存在一定问题，经常会导致植入失败。鉴于此，来自复旦大学高分子科学系彭慧胜等人研发了一种新型的人工韧带，它具有所需的机械性能，可以与宿主骨骼结合，恢复动物的运动。 该研究开发的这种韧带由排列整齐的碳纳米管组装而成，形成具有纳米和微米通道的分级螺旋纤维，在前交叉韧带置换模型中观察到了人工韧带的骨整合，其中临床聚合物对照显示骨吸收；此外，在兔子和绵羊模型中植入13周后，研究发现了更高的拔出力，动物可以正常奔跑和跳跃，证实了人工韧带的长期安全性，且研究了整合所涉及的途径。Wang, L., Wan, F., Xu, Y. et al. Hierarchical helical carbon nanotube fibre as a bone-integrating anterior cruciate ligament replacement. Nat. Nanotechnol. (2023).10.1038/s41565-023-01394-3https://doi.org/10.1038/s41565-023-01394-34. Nature Review Materials：纤维器件电子系统的设计、制造和组装具有一维结构的纤维电子器件由于其高度柔性并且可以变形而引起了人们的极大关注。近日，复旦大学彭慧胜、中南大学Liu Ting对纤维器件电子系统的设计、制造和组装进行了综述研究。纤维电子器件可以编织成透气舒适的纺织品，从而用于可穿戴设备。因此，具有各种功能的光纤设备（如能量收集和存储、传感和显示）已被广泛研究。然而，大多数光纤设备都是单独工作的，而不是作为系统工作。作者对光纤电子系统的设计理念、组装策略和性能改进进行系统概括，然后从材料科学、电气工程、纺织工程和健康监测等多学科的角度分析了它们的实际应用。最后作者总结了剩余挑战，以指导学术界和工业界的未来研究。Kaiwen Zeng et.al Design, fabrication and assembly considerations for electronic systems made of fibre devices Nature Review Materials 2023DOI: 10.1038/s41578-023-00573-xhttps://doi.org/10.1038/s41578-023-00573-x5. Nat. Biomed. Eng: 碳纳米管功能化螺旋纤维束用于体内多种疾病标记物的长期监测植入的电子设备和生物组织之间的机械不匹配会导致读数不正确和长期组织损伤。因此，复旦大学彭慧胜教授团队利用功能化的多壁碳纳米管扭曲成螺旋状的纤维束，以模仿肌肉的分层结构在体内监测多种疾病生物标记。柔性纤维束是可注射的，其具有低的弯曲刚度并且在压缩下表现出超低的应力。作为这些纤维束传感能力的概念证明，实验结果表明，当将纤维束植入小鼠的肿瘤中时，它们能够对H2O2进行空间分辨和实时监控，并且可以与粘性皮肤贴片上的无线传输集成系统结合，监测猫静脉血中的钙离子和葡萄糖达28天。因此，作为化学功能化电化学传感器的螺旋纤维束，其多功能性将适用于多种传感。Wang, L.; Xie, S.; Wang, Z.; Liu, F.; Yang, Y.; Tang, C.; Wu, X.; Liu, P.; Li, Y.; Saiyin, H.; Zheng, S.; Sun, X.; Xu, F.; Yu, H.; Peng, H., Functionalized helical fibre bundles of carbon nanotubes as electrochemical sensors for long-term in vivo monitoring of multiple disease biomarkers. Nature Biomedical Engineering 2019.https://doi.org/10.1038/s41551-019-0462-86. AM：通过设计对齐的纳米通道高度可靠的纺织型忆阻器信息处理设备是现代电子产品的核心部件。将它们集成到纺织品中是电子纺织品形成闭环功能系统不可或缺的需求。具有交叉式配置的忆阻器被认为是设计与纺织品无缝结合的编织信息处理设备的很有前途的构建块。然而，在丝状开关过程中，由于导电丝的随机生长，忆阻器总是遭受严重的时间和空间变化。在此，受跨越突触膜的离子纳米通道的启发，复旦大学彭慧胜教授，陈培宁副研究员，Lin Chen报道了一种高可靠性的纺织型忆阻器。纺织型忆阻器由具有定向纳米通道的铂/铜锌记忆光纤制成，在超低的设定电压(~0.089 V)、高的通断比(~10~6)和低功耗(0.1nW)下，具有很小的设定电压变化(<5.6%)。实验研究表明，具有丰富的活性S缺陷的纳米通道可以锚定银离子并限制其迁移，形成有序而高效的导电丝。这种记忆性能使所得到的纺织型记忆阻器阵列具有高的器件到器件的一致性，并处理复杂的生理数据，如脑波信号，具有高识别精度(95%)。纺织型忆阻器阵列在机械上经久耐用，可承受数百次弯曲和滑动变形，并与传感、供电和显示纺织品/纤维无缝结合，形成用于新一代人机交互的全纺织品集成电子系统。Yue Liu, et al, Highly reliable textile-type memristor by designing aligned nanochannels, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202301321https://doi.org/10.1002/adma.2023013217. Angew：一种基于多股缠绕功能化纤维的高功率密度植入式光纤生物超级电容器能够收集和储存化学能的生物超级电容器(BSC)在生物应用的电力输送方面显示出巨大的前景。然而，低功率密度仍然限制了它们的应用，特别是作为小型化植入物。在这里，复旦大学彭慧胜教授，孙雪梅等人报道了一种植入式光纤生物干细胞，其最大功率密度为22.6 mW·cm−2，优于以往的报道。将生物燃料电池的阴阳极纤维与超级电容纤维通过多股绞合制成纤维BSC。这种扭曲的结构赋予了多个通道内部和高电化学活性区域，以便在不同纤维之间进行有效的质量扩散和电荷转移，有利于高功率输出。所制得的BSC纤维细小、柔韧，植入后能在变形下稳定运行，具有良好的生物相容性。最终，将BSC纤维植入大鼠皮下，成功地实现了对坐骨神经的电刺激，在体内显示了作为动力源的前景。Zheyan Qian, et al, An Implantable Fiber Biosupercapacitor with High Power Density by Multi-Strand Twisting Functionalized Fibers, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202303268DOI: 10.1002/anie.202303268https://doi.org/10.1002/anie.202303268
个人简介：
彭慧胜，复旦大学高分子科学系主任、国家杰出青年基金获得者、长江学者特聘教授、国家有突出贡献中青年专家、国家重点研发计划首席科学家。主要在高分子纤维器件领域开展研究工作，创制了多尺度螺旋复合纤维，揭示了电荷在高曲率纤维表界面快速分离与传输的机制，提出了纤维电子器件的设计思想，赋予纤维发电、储能等全新功能，提出了高分子纤维电子新方向。在Nature（3）、Nature子刊（8）、Nature Commun./J. Am. Chem. Soc./Angew. Chem. Int. Ed./Adv. Mater./Phys. Rev. Lett.（合计99）等期刊上发表了300多篇论文。SCI他引2万多次，H指数84，2018年起连续入选科睿唯安“全球高被引科学家”。出版了4部专著。获授权国内外发明专利78项，其中36项实现了转让转化，制定了2项纤维器件行业标准。通过专利转让和与一批中外企业合作，开发出系列纤维材料与器件产品。指导的2名博士生因为博士学位论文获得国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）青年化学家奖、4名博士生获得美国材料研究学会（MRS）优秀博士生奖（2名金奖和2名银奖）、1名博士生获得全球创新创业总决赛亚军，指导的博士生还多次获得中国大学生年度人物、中国大学生自强之星、中国石油和化学工业联合会和科莱恩的CPCIF-Clariant可持续发展青年创新卓越奖等荣誉称号。担任教育部科学技术委员会学部委员、《科学通报》副主编、ChemNanoMat编委会共同主席和Adv. Funct. Mater.编委。作为第一完成人，获得国家自然科学二等奖。
