沈洋 教授 博士 北京市 研究领域: 新能源 研究方向: 关注聚合物复合材料结构-性能关联,通过显微结构设计实现聚合物复合材料中电、磁、光等性能的集成与耦合,重点对其电子限域极化及离子输运等特性进行按需调控。累计以通讯作者在包括Science,Nature Energy,Nature Nanotechnology,Adv. Mater.等在内的期刊发表SCI论近200篇,他引19000余次,H-index 69。申请(授权)发明专利29项。作国际会议邀请报告40余次。作为项目负责人主持国家自然科学基金委创新研究群体、国家杰出青年基金、国家重点研发计划、基金委重大仪器研制等多个项目。 主要研究方向包括: 1. 聚合物基复合电介质(用于超高功率脉冲功率电源、新能源逆变器等) 2. 锂离子固体电解质及全固态锂离子电池的设计与制备 3. 柔性电介质材料中的极性拓扑新物态与新物性 4. 柔性可拉伸的传感/驱动一体化智能材料 所在单位: 清华大学

基本信息

所在单位:
清华大学
机构细分:
材料学院
单位类型:
高等院校
职务:
教授
职称:
教授
最高学历:
博士
教育经历:
1998/09-2002/08 清华大学材料科学与工程系,学士
2002/09-2007/01 清华大学材料科学与工程系,博士
工作经历:
2007/02-2009/08 美国加州大学圣巴巴拉分校材料系 (Materials Department, University of California, Santa Barbara),博士后
2009/08-2010/12 哈佛大学工程与应用科学学院 (School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University),博士后
2011/01-2011/11 清华大学材料科学与工程系助理研究员
2011/12-2015/12 清华大学材料学院副研究员
2011/07-2016/12 清华大学材料学院(原材料系)党委研究生工作组组长
2016/01-2017/11 清华大学材料学院副教授
2017/12-至今 清华大学材料学院长聘教授
2017/01-2023.12 清华大学材料学院副院长
2024/03-至今 新型陶瓷材料重点实验室主任
专家荣誉:
2024 国家自然科学基金委创新研究群体
2022 教育部自然科学一等奖(1/5)
2016 国家杰出青年科学基金
2015 教育部青年长江学者
2013 北京市科技新星
2012 国家自然科学基金委优秀青年科学基金
2009 全国百篇优秀博士学位论文
2005 清华大学学生社会工作特等奖学金/社会工作标兵
2004 清华大学“一二九”优秀辅导员奖

科研能力

研究领域:
新能源
研究方向:
关注聚合物复合材料结构-性能关联,通过显微结构设计实现聚合物复合材料中电、磁、光等性能的集成与耦合,重点对其电子限域极化及离子输运等特性进行按需调控。累计以通讯作者在包括Science,Nature Energy,Nature Nanotechnology,Adv. Mater.等在内的期刊发表SCI论近200篇,他引19000余次,H-index 69。申请(授权)发明专利29项。作国际会议邀请报告40余次。作为项目负责人主持国家自然科学基金委创新研究群体、国家杰出青年基金、国家重点研发计划、基金委重大仪器研制等多个项目。
主要研究方向包括:
1. 聚合物基复合电介质(用于超高功率脉冲功率电源、新能源逆变器等)
2. 锂离子固体电解质及全固态锂离子电池的设计与制备
3. 柔性电介质材料中的极性拓扑新物态与新物性
4. 柔性可拉伸的传感/驱动一体化智能材料
中文标签:
化学溶液沉积法;电容器;基因递送;基因治疗;表没食子儿茶素没食子酸酯;金属氧化物;钨酸盐;多铁性;稀土;内量子效率
英文标签:
Energy Density;Energy Storage;Nanocomposites;Solid Electrolyte;Lithium Ion Battery;Dielectric;Nano-composites;Ferroelectric Polymers;High Dielectric Constant Materials;Graphene
研究成果:
代表性论文
31 M.Z. Yang, W.B. Ren*, Z.H. Jin, E.X. Xu, Y. Shen*, “Enhanced High-Temperature Energy Storage Performances in Polymer Dielectrics by Synergistically Optimizing Band-gap and Polarization of Dipolar Glass Fillers”, Nature Communications, 2024, 15, 8647
30 W.B. Ren, M.Z. Yang, M.F. Guo, L. Zhou, J.Y. Pan, Y. Xiao, E.X. Xu, C.-W. Nan, and Y.Shen*, “Metallized stacked polymer film capacitors for high-temperature capacitive energy storage”, Energy Storage Materials, 2024, 65, 103095
29 L. Zhou, T.J. Zhong, Y.F. Liu, T.Y. Yu, K. Neyts, Z.Y. Luo, H.H. Wang, J.B. Sun,* J. Zhou,* and Y. Shen*, “When Structured Light Encounters Liquid Crystals”, Adv. Funct. Mater. 2024, 2404614
28 X. Miao, C.X. Song, W. Hu, Y.Y Ren*, Y. Shen*, C.-W. Nan*, “Achieving High-Performance Lithium-Sulfur Batteries by Modulating Li+ Desolvation Barrier with Liquid Crystal Polymers”, Adv. Mater. 2024, 36, 29, 202401473
27 M.F. Guo*, E.X. Xu, H.B. Huang, C.Q Guo, H.T. Chen, S.L. Chen, S. He, L. Zhou, J. Ma, Z.H. Shen, B. Xu, D. Yi, P. Gao, C.-W. Nan, N. D. Mathur* and Y. Shen*, “Electrically Driven Rotation of Polar Spirals in a Relaxor Ferroelectric Polymer”, Nature Communications 2024, 15, 348
26 M.Z. Yang, H.Y. Li, J. Wang, W.X. Shi, Q.H. Zhang, H.Z. Xing, W.B. Ren, B.Z. Sun, M.F Guo, E.X. Xu, N.N. Sun, L. Zhou, Y. Xiao, M.F. Zhang, Z. Li, J.Y Pan, J.Y. Jiang, Z.H. Shen, X.Y. Li, L. Gu, C.-W. Nan, X. Wang*, and Y. Shen*, “Roll-to-Roll Fabricated Polymer Composites Filled with Sub-nanosheets Exhibiting High Energy Density and Cyclic Stability at 200 oC”, Nature Energy, 2024, 9,143-153
25 M.Z. Yang, M.F Guo, E.X. Xu, W.B. Ren, D.Y. Wang, S. Li, S.J. Zhang*, C.-W. Nan*, Y. Shen*, “Polymer Nanocomposite Dielectrics for Capacitive Energy Storage (invited review)”, Nature Nanotechnology, 2024, 19, 588-603
24 T.X. Tang, W.F. Yang, Z.H. Shen, J. Wang, M.F. Guo, Y. Xiao, W.B Ren, J. Ma, R. Yu, C.-W. Nan, and Y. Shen*, “Compressible Polymer Composites with Enhanced Dielectric Temperature Stability”, Adv. Mater., 2023, 2209958
23 T.X. Tang, Z.H. Shen, J. Wang, S.Q Xu, J.X. Jiang, J.H. Chang, M.F. Guo, Y.J. Fan, Y. Xiao, Z.H. Dong, H.B. Huang, X.Y. Li, Y.H. Zhang, D.Y. Wang, L.Q. Chen, K. Wang, S.J. Zhang∗, C.-W. Nan∗ and Y. Shen∗, “Stretchable polymer composites with ultrahigh piezoelectric performance”, National Science Review 2023, 10, nwad177
22 M.Z. Yang, L. Zhou, X. Li, W.B Ren, and Y. Shen*, “Polyimides Physically Crosslinked by Aromatic Molecules Exhibit Ultrahigh Energy Density at 200 °C”,Adv. Mater., 2023, 2302392
21 M.Z. Yang, F. Yuan, W.X. Shi, W.B. Ren, M.F. Guo, C. Ouyang, L. Zhou, N.N. Sun, Y. Xiao, E.X. Xu, X.H. Zhang, Y. Wei, X.L. Deng,C.-W. Nan, X. Wang,* and Y. Shen*, “Sub-Nanowires Boost Superior Capacitive Energy Storage Performance of Polymer Composites at High Temperatures”,Adv. Funct. Mater. 2023, 2214100
20 M.Z. Yang, L. Zhou, X. Li, W.B Ren, and Y. Shen*, “Polyimides Physically Crosslinked by Aromatic Molecules Exhibit Ultrahigh Energy Density at 200 °C”,Adv. Mater., 2023, 2302392
19 W.B. Ren, M.Z. Yang, L. Zhou, Y.J. Fan, S. He, J.Y. Pan, T.X. Tang, Y. Xiao, C-W. Nan and Y. Shen*, “Scalable Ultrathin All-Organic Polymer Dielectric Films for High-Temperature Capacitive Energy Storage”, Adv. Mater. 2022, 2207421
18 M.F. Guo, E.X. Xu, S. He, W. Li, Q. Li, J. Ma, Y.-H. Lin, C.-W. Nan and Y. Shen*, “A pyrotoroidic transition in ferroelectric polymer”, Matter, 2022, 5, 3041
17 S. He, M.F. Guo, Y. Wang, Y.H. Liang, and Y. Shen*, “An Optical/Ferroelectric Multiplexing Multidimensional non-Volatile Memory from Ferroelectric Polymer”, Adv. Mater., 2022, 2202181
16 Y.F Liu , L. Zhou, Y.Z. Wen, Y. Shen*, J.B. Sun*, and J. Zhou*, “Optical Vector Vortex Generation by Spherulites with Cylindrical Anisotropy”, Nano Letters, 2022, 22, 2444
15 M.F.Guo, C.Q. Guo, J. Han, S.L. Chen, S. He ; T.X.Tang, Q. Li, J. Strzalka, J. Ma, D. Yi, K. Wang, B. Xu, P. Gao, H.B. Huang, L.Q. Chen, S. J. Zhang, Y. H. Lin, C. W Nan*, Y. Shen*“Toroidal polar topology in strained ferroelectric polymer, Science, 2021, 371, 1050
14 Y.Q. Chen, J.F. Qian, J.Y. Yu, M.F. Guo, Q.H. Zhang, J.Y. Jiang, Z.H. Shen, L-Q. Chen and Y. Shen*, “All-Scale Hierarchical Architecture Induces Colossal Room-Temperature Electrocaloric Effect at Ultralow Electric Field in Polymer Nanocomposites”, Adv. Mater. 2020, 1907927
13 Z.W. Bao, C.M. Hou, Z.H. Shen, H.Y. Sun, G.Q. Zhang, Z. Luo, Z.H Dai, C.M. Wang, X.W. Chen, L.B. Li, Y.W. Yin*, Y. Shen*,  X.G. Li*, “Negatively Charged Nanosheets Significantly Enhance the Energy‐Storage Capability of Polymer‐Based Nanocomposites”, Adv. Mater. 2020, 1907227
12 Z. H. Shen, J.J. Wang*, J.Y. Jiang, S. X. Huang, Y. H. Lin, C.-W. Nan, L.-Q. Chen*, and Y. Shen*, “Phase-field modeling and machine learning of electric-thermal-mechanical breakdown of polymer-based dielectrics”, Nature Communications, 2019, 10, 1843
11 M.F. Guo, J.Y. Jiang, Z. H. Shen, Y. H. Lin, C.-W. Nan, and Y. Shen*, “Dielectric Nanocomposites Based on Ferroelectric Polymers towards High Energy Density: Enhanced Breakdown Strength and Improved Discharge Efficiency”, Materials Today, 2019, 29, 49
10 J.Y. Jiang, Z.H. Shen, X.K. Cai, J.F. Qian, Z.K. Dan, Y.H. Lin, B.L. Liu, C.-W. Nan, L.Q. Chen, and Y. Shen*, “Polymer Nanocomposites with Interpenetrating Gradient Structure Exhibiting Ultrahigh Discharge Efficiency and Energy Density”, Adv. Energy. Mater. 2019, 1803411
09 J.F. Qian, R.C. Peng, Z.H. Shen, J.Y. Jiang, F. Xue, T.N. Yang, L.Q. Chen, Y. Shen*, “Interfacial Coupling Boosts Giant Electrocaloric Effects in Relaxor Polymer Nanocomposites: In Situ Characterization and Phase-Field Simulation”, Adv. Mater. 2018, 1801949
08 Z. H. Shen, J.J. Wang*, J.Y. Jiang, Y. H. Lin, C.-W. Nan, L.-Q. Chen*, Y. Shen*, “Phase-Field Model of Electrothermal Breakdown in Flexible High-Temperature Nanocomposites under Extreme Conditions”, Adv. Energy Mater. 2018, 18000509
07  X. Zhang, J. Y. Jiang, Z. H. Shen, Z. K. Dan, M. Li, Y. H. Lin, L. Q. Chen, C-W Nan, Y. Shen*, “Polymer Nanocomposites with Ultrahigh Energy Density and High Discharge Efficiency by Modulating Their Nanostructures in Three Dimensions”, Adv. Mater. 2018, 1707269
06  Z. H. Shen, J.J. Wang*, Y. H. Lin, C.-W. Nan, L.-Q. Chen, Y. Shen*, “High-Throughput Phase-Field Design of High-Energy-Density Polymer Nanocomposites”, Adv. Mater. 2018, 1704380
05 X. Zhang, T. Liu, S. F. Zhang, X. Huang, B. Q. Xu, Y. H. Lin, L. L. Li, C.W. Nan*, Y. Shen*, “Synergistic Coupling between Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12 and Poly(vinylidene fluoride) Induces High Ionic Conductivity, Mechanical Strength, and Thermal Stability of Solid Composite Electrolytes”, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 13779
04 Y. Shen*,X. Zhang, M. Li, Y. H. Lin, C-W. Nan, “Polymer Nanocomposite Dielectrics for Electrical Energy Storage (invited review)”, National Science Review, 2017, 4, 23
03 X. Zhang, Y. Shen*, B. Xu, Q. H. Zhang, L. Gu, J. Y. Jiang, J. Ma, Y. H. Lin, C-W Nan*, “Giant Energy Density and Improved Discharge Efficiency of Solution-Processed Polymer Nanocomposites for Dielectric Energy Storage”, Adv. Mater. 2016, 28, 2055
02 X. Zhang, Y. Shen*, Q. H. Zhang, L. Gu, Y.H. Hu, J. W. Du, Y. H. Lin. C-W. Nan*, “Ultrahigh Energy Density of Polymer Nanocomposites Containing TiO2@BaTiO3 Nanofibers by Atomic Scale Interface-Engineering”, Adv. Mater. 2015, 27, 819
01 P.H. Hu, Y. Shen*, Y.H. Guan, X. H. Zhang, Y. H. Lin, Q. M. Zhang*, C-W Nan “Topological-Structure Modulated Polymer Nanocomposites Exhibiting Highly Enhanced Dielectric Strength and Energy Density”, Adv. Funct. Mater.2014, 24, 3172
论文著作:
1. Physical Properties of Composites Near Percolation
C. -W. Nan; Y. Shen; Jing Ma
ANNUAL REVIEW OF MATERIALS RESEARCH, VOL 40, 2010

2. Ultrahigh–energy Density Lead-Free Dielectric Films Via Polymorphic Nanodomain Design
Hao Pan; Fei Li; Yao Liu; Qinghua Zhang; Meng Wang; Shun Lan; Yunpeng Zheng; Jing Ma; Lin Gu; Yang Shen; Pu Yu; Shujun Zhang; Long-Qing Chen; Yuan-Hua Lin; Ce-Wen Nan
Science, 2019

3. Synergistic Coupling Between Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12 and Poly(vinylidene Fluoride) Induces High Ionic Conductivity, Mechanical Strength, and Thermal Stability of Solid Composite Electrolytes.
Xue Zhang; Ting Liu; Shuofeng Zhang; Xin Huang; Bingqing Xu; Yuanhua Lin; Ben Xu; Liangliang Li; Ce-Wen Nan; Yang Shen
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 2017

4. Direct Observation of Lithium Dendrites Inside Garnet-Type Lithium-Ion Solid Electrolyte
Yaoyu Ren; Yang Shen; Yuanhua Lin; Ce-Wen Nan
Electrochemistry Communications, 2015

5. Giant Energy Density and Improved Discharge Efficiency of Solution‐Processed Polymer Nanocomposites for Dielectric Energy Storage
Xin Zhang; Yang Shen; Ben Xu; Qinghua Zhang; Lin Gu; Jianyong Jiang; Jing Ma; Yuanhua Lin; Ce-Wen Nan
ADVANCED MATERIALS, 2016

6. Ultrahigh Energy Density of Polymer Nanocomposites Containing Batio3@Tio2 Nanofibers by Atomic-Scale Interface Engineering
Xin Zhang; Yang Shen; Qinghua Zhang; Lin Gu; Yuhan Hu; Jiawen Du; Yuanhua Lin; Ce-Wen Nan
Advanced materials, 2014

7. Giant Energy Density and High Efficiency Achieved in Bismuth Ferrite-Based Film Capacitors Via Domain Engineering.
Hao Pan; Jing Ma; Ji Ma; Qinghua Zhang; Xiaozhi Liu; Bo Guan; Lin Gu; Xin Zhang; Yu-Jun Zhang; Liangliang Li; Yang Shen; Yuan-Hua Lin; Ce-Wen Nan
Nature Communications, 2018

8. High Dielectric Performance of Polymer Composite Films Induced by a Percolating Interparticle Barrier Layer
Yang Shen; Yuanhua Lin; Ming Li; Ce-Wen Nan
Advanced Materials, 2007

9. Dielectric Behavior of Three-Phase Percolative Ni–BaTiO3/polyvinylidene Fluoride Composites
ZM Dang; Y Shen; CW Nan
APPLIED PHYSICS LETTERS, 2002
发明专利:
1. 应力-应变双模态可识别柔性传感器及其制备方法和应用
清华大学
沈洋; 任伟斌; 范友军
公开日期: 2024-07-12 申请日期: 2022-09-07 公开号: CN115307686B

2. 一种全有机高击穿复合电介质薄膜及其制备方法
清华大学
沈洋; 潘家雨; 南策文
公开日期: 2024-07-02 申请日期: 2022-12-29 公开号: CN118273001A

3. 一种可多功能拓展的原位XRD测试平台
清华大学
马静; 沈洋; 陈逸强; 马飞越
公开日期: 2024-05-03 申请日期: 2024-01-16 公开号: CN117969569A

4. 复合电介质薄膜及其制备方法和应用
清华大学
沈洋; 杨敏铮; 周乐; 任伟斌; 南策文
公开日期: 2024-02-09 申请日期: 2023-10-18 公开号: CN117534960A

5. 一种具有高介电性能的PTFE基复合薄膜的制备方法
乌镇实验室
沈洋; 潘家雨; 江建勇; 张慧; 南策文; 胡澎浩
公开日期: 2023-12-12 申请日期: 2023-07-27 公开号: CN117207623A

6. 一种高流动性的聚醚酰亚胺复合材料及其制备方法
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 江李航; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-11-21 申请日期: 2023-08-15 公开号: CN117089198A

7. 聚醚酰亚胺介电复合材料及其制备方法、应用
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 江李航; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-11-21 申请日期: 2022-09-02 公开号: CN115260762B

8. 一种可拉伸压电复合材料的制备方法
清华大学
沈洋; 汤童翔; 南策文; 林元华
公开日期: 2023-09-29 申请日期: 2022-03-17 公开号: CN116828960A

9. 一种聚醚砜材料、低缺陷敏感性的聚醚砜电容膜及制备方法
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 吴欣儒; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-08-15 申请日期: 2023-04-26 公开号: CN116589856A

10. 高温静电储能用聚合物薄膜及其应用
清华大学
沈洋; 任伟斌; 杨敏铮; 南策文
公开日期: 2023-08-04 申请日期: 2023-05-10 公开号: CN116535644A

11. 一种PTFE耐高温介电储能薄膜及其制备方法
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 张慧; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-08-01 申请日期: 2023-05-06 公开号: CN116199991B

12. 叠层金属化薄膜电容器及其制备方法
清华大学
沈洋; 任伟斌; 杨敏铮; 南策文
公开日期: 2023-07-18 申请日期: 2023-05-10 公开号: CN116453861A

13. 一种树脂渗透硅酸盐复合材料及其制备与应用
清华大学
林元华; 崔本仓; 李静; 南策文; 李明; 沈洋
公开日期: 2023-07-11 申请日期: 2018-05-07 公开号: CN108578250B

14. 一种高储能密度高平整性的PEI流延膜及其制备方法
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 吴欣儒; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-06-16 申请日期: 2022-12-22 公开号: CN116262855A

15. 用于储能电容器的复合电介质薄膜及其制备方法和应用
清华大学
沈洋; 杨敏铮; 周乐; 任伟斌; 李鑫; 南策文
公开日期: 2023-05-05 申请日期: 2023-03-14 公开号: CN116072424A

16. 一种三层结构聚醚砜基高温电介质复合薄膜的制备方法
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 孙滨洲; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-04-18 申请日期: 2022-08-31 公开号: CN115975234A

17. 用于储能电容器的亚纳米材料-聚合物复合电介质薄膜及其制备方法和应用
清华大学
沈洋; 杨敏铮; 王训; 任伟斌; 李昊阳; 袁丰; 南策文
公开日期: 2023-04-18 申请日期: 2023-01-13 公开号: CN115985687A

18. 用于储能电容器的复合电介质薄膜及其制备方法和应用
清华大学
沈洋; 杨敏铮; 任伟斌; 南策文
公开日期: 2023-03-28 申请日期: 2022-12-02 公开号: CN115863052A

19. 纳米氧化铝/聚酰亚胺高温电介质复合薄膜的制备方法
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 孙滨洲; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-03-03 申请日期: 2022-11-21 公开号: CN115725101A

20. 一种聚醚砜基复合介电薄膜材料及其制备方法
乌镇实验室
沈洋; 南策文; 陈涛; 江建勇; 潘家雨; 胡澎浩
公开日期: 2023-02-24 申请日期: 2022-10-25 公开号: CN115368607B
科研项目:
1. 基于超分子作用的无机/聚合物复合材料介电性能调控
立项时间: 2016-2019 项目经费:640000

2. 高介电石墨烯-聚合物复合材料的制备及其介电性能的界面调控
立项时间: 2012-2014 项目经费:260000

3. 无机非金属材料
立项时间: 2013-2015 项目经费:1000000

4. 无机/聚合物复合电介质的理性设计与性能调控
立项时间: 2017-2021 项目经费:3500000

5. 基于XRD的多物理场调控下功能材料结构-性能关联原位分析测试平台
立项时间: 2020

6. 《无机非金属材料发展战略研究报告(2021-2025)》研究
立项时间: 2019-2020

项目合作

合作意向:
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