南方科技大学材料科学与工程系郭传飞副教授

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郭传飞，南方科技大学材料科学与工程系副教授。2016年加入南方科技大学。主要研究领域为柔性电子学、智能软体机器人、微纳米加工、纳米材料的生长与性能等。已在Nature Communications、PNAS、LSA、JACS、Advanced Materials、Nano Letters、Advanced Functional Materials、Materials Today、ACS Nano等学术期刊上发表论文80多篇。申请专利24件，已获中、美、日等国专利授权13件，其中包括美国专利授权3件。参与编写英文专著一部。关于柔性电子学方面的研究成果被《New York Times》、《新华网》、《Science Daily》、《Materials Today》、《Physics Today》等新闻媒体与科技刊物广泛报道。主持和参与广东省珠江人才计划“引进创新创业团队”、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、深圳市基础研究学科布局等项目。


郭传飞 副教授
材料科学与工程系
0755-88018929
guocf@sustc.edu.cn


个人主页
教育背景：
2006-2011    国家纳米科学中心         博士，导师：刘前 研究员
2002-2006    华中科技大学                学士


工作经历：
2016至今      南方科技大学                副教授，博士生导师
2013-2016    休斯敦大学                  副研究员，合作导师：任志锋 教授
2011-2012    波士顿学院                  博士后，合作导师：任志锋 教授


荣誉和奖励：
入选2015年中组部“青年##计划”
入选2016年深圳市“孔雀计划”B类人才
获得2011年中科院“朱李月华优秀博士生奖”


研究兴趣：
薄膜材料的加工及应用是前沿基础科学，也是国家先进制造业发展的重要内容。课题组的主要研究方向是基于薄膜材料的微纳米加工方法、柔性透明电极的制备、纳米结构薄膜的生长，以及这些材料在新型光电子学、生物医学和纳米能源领域的应用。主要的研究方向包括：
1.超拉伸电子学和可植入电子学。新兴的能源、材料工程、电子工程和生物技术的交叉给柔性电子器件和软机器的发展带来契机。柔性光电子产品将给生活带来极大便利，柔性光电子学虽然刚起步，却是未来几十年中光电子产业发展最为引人注目的方向。同时，柔性电子学的发展推动了可植入（人体）电子学的发展。
2.非常规的纳米加工技术。通过仿生技术、无模板技术、基于应变的纳米加工方法等，制作大面积、低成本、高精度的纳米结构，有效降低加工成本，提高加工效率。
3.纳米结构薄膜及其在纳米能源方面的应用。通过设计纳米结构，制作高效率的能源材料与器件，或者制作自清洁薄膜。


代表性论文：
1.1. Y. Liu, J. Zhang, H. Gao, Y. Wang, Q. Liu, S. Huang, C. F. Guo*, Z. Ren*, Capillary-Force-Induced Cold Welding in Silver-Nanowire-Based Flexible Transparent Electrodes. Nano Lett. 2017, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04613.
2.H. Zhang, F. Yang, J. Dong, L. Du, C. Wang, J. Zhang, C. F. Guo*, Q. Liu*, Kaleidoscopic imaging patterns of complex structures fabricated by laser-induced deformation. Nature Commun. 2016, 7, 13743.
3.C. F. Guo, Y. Chen, L. Tang, F. Wang and Z. Ren. Enhancing scratch-resistance by introducing chemical bonding in highly stretchable andtransparent electrodes. Nano Lett. 2016, 16, 594-600.
4.C. F. Guo, Q. Liu, G. Wang, Y. Wang, Z. Suo, C.-W. Chu, Z. Ren. Super-stretchable, transparent, and biocompatible metal electrodes. PNAS 2015, 112, 12332–12337.
5. C. F. Guo, and Z. Ren. Flexible transparent conductors based on metal nanowire networks. Mater. Today 2015, 18, 143–154.
6. C. F. Guo, T. Sun, Q. Liu, Z. Suo, Z. Ren. Highly stretchable and transparent nanomesh electrodes made by grain boundary lithography. Nature Commun. 2014, 5, 3121.
7. C. F. Guo, T. Sun, F. Cao, Q. Liu, Z. Ren. Metallic nanostructures for light trapping in solar energy harvesting devices. Light: Sci. & Appl. 2014, 3, e161
8. C. F. Guo, J. Zhang, Y. Tian, Qian Liu. A general strategy to superstructured networks and nested self-similar networks of bismuth compounds. ACS Nano 2012, 6, 8746–8752.
9. C. F. Guo, V. Nayyar, Z. Zhang, Y. Chen, J. Miao, R. Huang, and Q. Liu. Path-guided wrinkling of nanoscale metal films. Adv. Mater. 2012, 24, 3010–3014.
10. C. F. Guo, Y. Tian, S. Cao, J. Zhang, H. Tang, and Q. Liu. Topotactic transformations of superstructures: from thin films to 2D networks to nested 2D networks. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8211–8215.

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郭传飞、任志锋《先进功能材料》综述: 柔性电子学—可拉伸电极及其未来

南方科技大学材料系郭传飞副教授和美国休斯敦大学物理系任志锋教授在《先进功能材料》在线刊登了题为“Flexible Electronics: Stretchable Electrodes and Their Future”的综述。南方科技大学前沿与交叉科学研究院黄思雅副研究员和休斯顿大学刘嫄博士为本文第一作者。文章从结构设计的角度介绍了基于剪纸艺术设计策略的新型可拉伸透明电极材料的最新研究进展及应用，涵盖了电子皮肤、植入式可降解电子材料以及仿生软体机器人等领域。

柔性电子学作为一种新兴的具有广阔应用前景的研究科学，将研制可在高应力状态下工作的高性能柔性电子材料带入了人们的视野。透明电极被广泛应用于各类电子产品中。最常见的透明电极材料是掺杂的氧化物半导体薄膜（如氧化铟锡，ITO），其良好的光学透光率和导电性使其在光电子显示领域占据了数十年的主导地位。然而，传统的ITO薄膜无法满足未来可穿戴柔性电子产品对力学柔性要求。应用于弹性体衬底上的透明柔性电极（FTEs）在使用过程中需要承受弯曲、折叠、扭曲，甚至拉伸等大应变形变模式，对材料的力学性能提出了更高的要求。

近年来，可拉伸电极的研究发展推动了可穿戴电子产品、电子皮肤、可植入医疗电子设备、软体机器人、以及新型柔性人机界面等领域的兴起。这些具有良好力学柔性和生物相容性的电子产品在人体健康监测和生物医疗领域中发挥着越来越重要的作用，并将极大改善现有的医疗健康体系并彻底改变人类与电子产品之间的关系。研究人员研制报道的各类仿生软体机器人具有类似皮肤的柔性传感功能和类似肌肉组织的软体驱动器，可通过柔性人机界面与人类和周围环境进行友好的实时互动，从而实现完整的“人-机”互动反馈体系（图1）。随着可穿戴和可植入式电子设备的出现，以及对智能软体机器人不断增长的需求，学术界和工业界已将目光投向了研制开发同时具有优异力学柔性和电学特性的功能电子材料，而可拉伸电极材料是基础关键。

文章系统比较了不同电极材料的光电性能和力学性能，并对常用电极材料的优缺点进行了评述。此外，文章还深入探讨了材料的几何形状设计、衬底选择以及电极-衬底粘附力对电极拉伸性能的影响，揭示了设计制备可拉伸电极的一种通用策略，并阐释了具有生物相容性的可拉伸电极在人体和新型智能仿生电子产品中的应用。

文章最后指出，虽然柔性电子领域取得了很多令人鼓舞的进展，但依然面临着巨大的挑战。同时集成了物理、化学和电生理信号测试传感功能的可穿戴综合医疗健康监测系统，可以为人们提供一个更加全面的个人生理健康状态图像，是未来医疗健康领域发展的方向。此外，将具有不同功能的柔性电子元件（包括传感、驱动、数据传输和分析、能源，以及能量收集转化系统等）集成于一体的智能柔性电子系统能够对内部和外部信号进行实时感应和动态反馈，是智能制造领域的热点研究方向之一。随着柔性电子和人工智能时代的到来，可拉伸电极和电子元件与生物体的有机集成，以及开发具有柔性几何结构设计和实时自主感应反馈的全软体机器人，将成为越来越重要的跨学科领域。

文献链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.20180592

（Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201805924）

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郭传飞&任志锋Adv. Funct. Mater.：柔性电子学—可拉伸电极及其未来

柔性电子学作为一种新兴的具有广阔应用前景的交叉科学，主要研究在大应力状态下工作的高性能柔性电子材料。南方科技大学材料系郭传飞副教授和美国休斯敦大学物理系任志锋教授在Adv. Funct. Mater.在线刊登了题为“Flexible Electronics: Stretchable Electrodes and Their Future”的综述。文章从结构设计的角度介绍了基于剪纸艺术设计策略的新型可拉伸透明电极材料的最新研究进展及应用，涵盖了电子皮肤、植入式可降解电子材料以及仿生软体机器人等领域。南方科技大学前沿与交叉科学研究院黄思雅副研究员和休斯顿大学刘嫄博士为本文第一作者。

电极是各类电子产品中不可或缺的组成部分。目前最常见的透明电极材料是掺杂的氧化物半导体薄膜，例如氧化铟锡（ITO），其良好的光学透光率和导电性使其在光电子显示领域占据了数十年的主导地位。然而，传统的ITO薄膜无法满足未来可穿戴柔性电子产品对力学柔性要求。应用于弹性体衬底上的透明柔性电极（FTEs）在使用过程中需要承受弯曲、折叠、扭曲，甚至拉伸等大应变形变模式，对材料的力学性能提出了更高的要求。

近年来，可拉伸电极的研究发展推动了可穿戴电子产品、电子皮肤、可植入医疗电子设备、软体机器人、以及新型柔性人机界面等领域的兴起。这些具有良好力学柔性和生物相容性的电子产品在人体健康监测和生物医疗领域中发挥着越来越重要的作用，并将极大改善现有的医疗健康体系并彻底改变人类与电子产品之间的关系。据报道，各类仿生软体机器人具有类似皮肤的柔性传感功能和类似肌肉组织的软体驱动器，可通过柔性人机界面与人类和周围环境进行友好的实时互动，从而实现完整的“人-机”互动反馈体系。随着可穿戴和可植入式电子设备的出现，以及对智能软体机器人不断增长的需求，学术界和工业界已将目光投向了研制开发同时具有优异力学柔性和电学特性的功能电子材料。其中，可拉伸电极材料的研制是关键。

文章最后指出，虽然柔性电子领域取得了很多令人鼓舞的进展，但依然面临着巨大的挑战。同时集成了物理、化学和电生理信号测试传感功能的可穿戴综合医疗健康监测系统，可以为人们提供一个更加全面的个人生理健康状态图像，是未来医疗健康领域发展的方向。此外，将具有不同功能的柔性电子元件（包括传感、驱动、数据传输和分析、能源，以及能量收集转化系统等）集成于一体的智能柔性电子系统能够对内部和外部信号进行实时感应和动态反馈，是智能制造领域的热点研究方向之一。

该论文作者为：Siya Huang, Yuan Liu, Yue Zhao, Zhifeng Ren, Chuan Fei Guo

Flexible Electronics: Stretchable Electrodes and Their Future

Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1805924, DOI: 10.1002/adfm.201805924