曹安源

博士、特聘研究員


北京大學工學院材料科學與工程系系主任、博士生導師


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教育與職業經歷:

2013-至今,  北京大學材料科學與工程系,主任
2009-至今,  北京大學材料科學與工程系,特聘研究員
2005-2008年,美國夏威夷大學機械工程系,助理教授
2002-2005年,美國任斯里爾大學材料系,博士后
1996-2001年,清華大學機械工程系,獲博士學位
1991-1996年,清華大學機械工程系,獲學士學位

 

科研教學工作簡介:

從事納米科技及應用研究,包括納米電子及光伏器件、大規模組裝、新能源材料、環境材料等方面。合成各種高性能的納米材料并探索在新能源和環境保護方面的實際應用。制取具有優異光電、力學性能的一維納米材料及其宏觀體結構,如薄膜、紡絲及織構等。開發基于碳納米管和其它半導體納米材料的薄膜型太陽能電池,提高能量轉換效率同時降低制造成本,使太陽能電池這種清潔能源在不遠的將來走進千家萬戶。開發基于碳納米結構的超輕、多孔材料,用于吸附水中的有機物和重金屬污染物,清潔水面的油類漂浮物,為社會提供清潔的水資源。開發基于納米材料的集成微電子器件,如計算機電路的基本單元(三極管)以及可探測有毒氣體、病毒、其它危險物等的微型傳感器等。
從事先進材料、納米科技及工程力學方面的教學工作。包括材料的基本結構、光電及力學的基本性能、合成方法及在各個領域的潛在應用。納米科技的發展、當前的研究熱點、在現代科學技術發展中的角色和推動作用。固體工程材料的彈性力學、熱力學等基本理論。

 

主要科研成就:

從事納米科技與應用研究,在納米材料的可控合成、微電子器件、能源及環保應用方面取得了顯著成果。在國際期刊上發表了40余篇學術論文,包括Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nano Letters, Advanced Materials等。研究工作被包括BBC, Der Spiegel, Science News, Chemical & Engineering News等歐洲和美國媒體報道。在夏威夷大學任教期間,領導兩個美國自然科學基金項目(總計72萬美元),與哈佛大學、麻省理工學院開展了項目合作。是夏威夷大學機械系第一個獲得美國NSF Career Award的教員。在多個國際材料學術論壇及知名大學做過特邀報告。擔任過美國自然科學基金委的項目評委,以及幾十個相關領域國際期刊的評審專家。獲得多個國際及國內科研獎項。2009年放棄了夏威夷大學的終身職位及優厚待遇,以特聘教授加入北京大學,立志為祖國的科學發展和人才培養作出貢獻。

 

獲得榮譽:

1.    2013年國家杰出青年科學基金獲得者
2.    2011年教育部新世紀優秀人才
3     2008年美國自然科學基金委 NSF CAREER Award
4.    2008年美國夏威夷大學工學院特別榮譽(Honor of the College of Engineering)
5.    2007年吉尼斯世界紀錄“世界上最小的碳納米管刷”(The Smallest Nanotube Brush)
6.    2006年中國自然科學獎二等獎“碳納米管宏觀體的研究”
7.    2005年中國教育部自然科學獎一等獎“碳納米管宏觀體的研究”
8.    2004年全國百篇優秀博士論文“定向碳納米管薄膜的生長應用研究”
9.    2005年英國BBC節目“Science and Action”現場采訪報道“碳納米刷”
10.   2005年英國BBC科技新聞專題報道“Brush Up your Nanotechnology”
11.   2005年Nature雜志年度畫廊最佳照片“Little Sweep”
12.   2007年Nature Nanotechnology雜志專題評述“When Nanotechnology Meets Bubbleology”
13.   2005年夏威夷大學特別報道“UH Professors Stretch the Limit of Carbon Nanotubes”

 

近期發表的學術論文:

1. Zeng, Z. P.; Gui, X. C.; Lin, Z. Q.; Zhang, L. H.; Jia, Y.; Cao, A. Y.*; Zhu, Y.; Xiang, R.; Wu, T. Z.; Tang, Z. K., Carbon nanotube sponge-array tandem composites with extended energy absorption range. Adv. Mater. 2013, 25, (8), 1185-1191.
2. Li,Y.; Shang, Y.; He, X.; Peng, Q., Du, S.; Shi, E.; Wu, S.; Li, Z.; Li, P.; Cao, A.*, Overtwisted, Resolvable Carbon Nanotube Yarn Entanglement as Strain Sensors and Rotational Actuators, ACS Nano 2013, doi/nn403400c.
3. Liu, Z.; Zou, R.; Gui, X,; Chen, R.; Lin, J.; Shang, Y.; Cao, A.*, Tailoring Carbon Nanotube Density for Modulating Electro-to-Heat Conversion in Phase Change Composites,  Nano letters 2013, doi/nl401097d. 
4. Shi, E. Z.; Zhang, L. H.; Li, Z.; Li, P. X.; Shang, Y. Y.; Jia, Y.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.; Zhang, S.;Cao, A. Y.*, TiO2-coated carbon nanotube-silicon solar cells with efficiency of 15%. Scientific Reports 2012, 2, 884. 
5. Shi, E. Z.; Nie, J. Q.; Qin, X. J.; Li, Z. J.; Zhang, L. H.; Li, Z.; Li, P. X.; Jia, Y.; Ji, C. Y.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.; Li, Y.; Fang, Y.; Qian, W. Z.; Wei, F.; Cao, A. Y.*, Nanobelt-carbon nanotube cross-junction solar cells. Energy Environ. Sci. 2012, 5, (3), 6119-6125.
6. Shang, Y. Y.; He, X. D.; Li, Y. B.; Zhang, L. H.; Li, Z.; Ji, C. Y.; Shi, E. Z.; Li, P. X.; Zhu, K.; Peng, Q. Y.; Wang, C.; Zhang, X. J.; Wang, R. G.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.; Cao, A. Y.*, Super-Stretchable Spring-Like Carbon Nanotube Ropes. Adv. Mater. 2012, 24, (21), 2896-2900.
7. Zhang, S.; Ji, C.; Bian, Z.; Yu, P.; Zhang, L. H.; Liu, D.; Shi, E.; Shang, Y.; Peng, H.; Cheng, Q.; Wang, D.; Huang, C.; Cao, A.*, Porous, platinum nanoparticle-adsorbed carbon nanotube yarns for efficient fiber solar cells. ACS Nano 2012, 6, (8), 7191-7198.
8.  Hu, L. B.; Wu, H.; Gao, Y. F.; Cao, A. Y.*; Li, H. B.; McDough, J.; Xie, X.; Zhou, M.; Cui, Y., Silicon-Carbon Nanotube Coaxial Sponge as Li-Ion Anodes with High Areal Capacity. Adv. Energe Mater 2012, 1, (4), 523-527.
9. Zhang, S.; Ji, C. Y.; Bian, Z. Q.; Liu, R. H.; Xia, X. Y.; Yun, D. Q.; Zhang, L. H.; Huang, C. H.; Cao, A. Y.*, Single-Wire Dye-Sensitized Solar Cells Wrapped by Carbon Nanotube Film Electrodes. Nano Letters 2011, 11, (8), 3383-3387.
10. Li, H. B.; Gui, X. C.; Zhang, L. H.; Ji, C. Y.; Zhang, Y. C.; Sun, P. Z.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.;Cao, A. Y.*, Enhanced Transport of Nanoparticles Across a Porous Nanotube Sponge. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, (18), 3439-3445.
11. Zhang, L. H.; Jia, Y.; Wang, S. S.; Li, Z.; Ji, C. Y.; Wei, J. Q.; Zhu, H. W.; Wang, K. L.; Wu, D. H.; Shi, E. Z.; Fang, Y.;Cao, A. Y.*, Carbon Nanotube and CdSe Nanobelt Schottky Junction Solar Cells. Nano Letters 2010, 10, (9), 3583-3589.
12. Gui, X. C.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Cao, A. Y.*; Zhu, H. W.; Jia, Y.; Shu, Q. K.; Wu, D. H.*, Carbon Nanotube Sponges.Adv. Mater. 2010, 22, (5), 617-621.
13. Gui, X. C.; Cao, A. Y.*; Wei, J. Q.; Li, H. B.; Jia, Y.; Li, Z.; Fan, L. L.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.*, Soft, Highly Conductive Nanotube Sponges and Composites with Controlled Compressibility. ACS Nano 2010, 4, (4), 2320-2326. 

 

早期發表的學術論文:

1.  Jia Y, Wei JQ, Wang KL, Cao A*, Shu Q, Gui X, Zhu Y, Zhuang D, Zhang G, Ma B, Wang L, Liu W, Wang Z, Luo J, Wu D. “Nanotube-silicon heterojunction solar cells” Advanced Materials 20, 4594-4598 (2008).
2.  Xiang R, Luo G, Qian W, Zhang Q, Wang Y, Wei F, Li R, Cao A*. “Encapsulation, compensation, and substitution of catalyst particles during continuous growth of carbon nanotubes” Advanced Materials 19, 2360-2363 (2007).
3.  Wei J, Jia Y, Shu Q, Gu Z, Wang K, Zhuang D, Zhang G, Wang Z, Luo J, Cao A*, Wu D. “Double-walled carbon nanotube solar cells” Nano Letters  7, 2317-2321 (2007).
4.   Yu G, Cao A*, Lieber CM. “Large area blown bubble films of aligned nanowires and carbon nanotubes” Nature Nanotechnology 2, 372-377 (2007). 
5.   Veedu V, Cao A, Li X, Ma K, Soldano C, Kar S, Ajayan PM, Ghasemi-Nejhad MN. “Multifunctional composites using reinforced laminae with carbon-nanotube forests,” Nature Materials 5, 457-462 (2006).
6.  Cao A, Dickrell PL, Sawyer WG, Ghasemi-Nejhad MN, Ajayan PM. “Super-compressible foam-like carbon nanotube films”Science 310, 1307-1310 (2005).
7.  Cao A, Veedu V, Li X, Yao Z, Nejhad M, Ajayan PM. “Multifunctional brushes made from carbon nanotubes” Nature Materials 4, 540-545 (2005).
8.  Li X, Cao A, Jung YJ, Vajtai R, Ajayan PM. “Bottom-up growth of carbon nanotube multilayers: unprecedented growth”Nano Letters 5, 1997-2000 (2005).
9.  Cao A, Talapatra S, Choi Y, Vajtai R, Ajayan PM, Filin A, Persans P, Rubio A. “Recovered band-gap absorption of single-walled carbon nanotubes in acetone and alcohols” Adv. Mater. 17, 147-150 (2005). 
10.  Cao A, Meng G, Ajayan PM. “Nanobelt-templated growth of carbon nanotube rows” Adv. Mater. 16 (1): 40-44 (2004). 
11.  Cao A, Baskaran R, Frederick MJ, Turner K, Ajayan PM, Ramanath G. “Direction-selective and length-tunable in-plane growth of carbon nanotubes” Adv. Mater. 15 (13): 1105-1109 (2003).

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