曹鹏飞 / Pengfei Cao

北京化工大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，教育部重点实验室副主任，现任国产高水平期刊Supramolecular Materials和英国皇家化学会应用高分子期刊RSC Applied polymers副主编，美国化学会Macromolecules、美国材料学会MRS Communications和Scientific Reports 编委。入职北化材料学院之前任美国能源部旗下橡树岭国家实验室正式研究员（永久岗位，独立 PI）。

主要研究功能性弹性高分子的设计、合成、性能分析及其在能源领域的应用，包括：

1️⃣. 可回收(或升级回收)、自修复和高粘性的弹性体；

2️⃣. 锂电池中的固态电解质、电极粘合剂和电极保护膜等；

3️⃣. 降温涂层、密封胶、3D 打印等；至今已发表 SCI 学术论文100余篇，以通讯作者或第一作者在 Matter、 Angew. Chem.、 Macromolecules、Adv. Energy Mater.、ACS Energy Lett.、Adv. Funct. Mater.、Mater. Today 等国际主流期刊发表论文 60 余篇，撰写著作章节 3 部，获得授权国际发明专利 9 项。近五年以来主持研究项目 10 项，共同主持 10 余项，入职北化以来主持国家基金委、部委、公司项目（课题）5 项，其主持的自修复弹性密封胶项目凭借其产业价值获得 2021 年度科技界奥斯卡之称的 R&D 100 Award。此外，曹鹏飞教授还获得美国化学会 2021 年高分子杰出青年研究奖 (ACS-PMSE Young-Investigator Award)，2023年材料科学之星 (ACS-Rising Star in Materials Science)。

入选工作

Construction of an ultrathin multi-functional polymer electrolyte for safe and stable all-solid-state batteries

Youjia Zhang, Tianhui Cheng, Shilun Gao* (高世伦 , 天津理工大学), Hang Ding, Zhenxi Li, Lin Li, Dandan Yang, Huabin Yang* (杨化滨 , 南开大学) and Peng-Fei Cao* (曹鹏飞, 北京化工大学)

Mater. Horiz., 2025, 12, 1189-1199 
https://doi.org/10.1039/D4MH01037J
随着对安全、高能量密度电池的需求日益增长，迫切需要探索具有高离子电导率的超薄、轻质固体电解质。具有高柔韧性、低界面电阻和优异加工性能的固体聚合物电解质 (solid polymer electrolyte, SPE) 备受关注。然而，将 SPE 的厚度降低到与商用隔膜相当的水平会增加短路的风险。
该工作开发出一种基于合理设计聚合物网络 (PTEM 和多孔聚乙烯) 的超薄 (≈7 μm)、柔性和高机械强度固体聚合物电解质材料。这种 PTEM@PE 电解质具有 128.0 MPa 的高拉伸强度和高达 34.8% 的延展性，可有效防止短路并最大限度地降低电池的界面电阻。该工作为发展安全、长循环和高能量密度全固态电池的超薄多功能固体电解质提供了一种很有潜力的策略。 

对话 · 曹鹏飞教授

您的研究从早期到如今经历了哪些变化？未来的方向是什么?

曹鹏飞教授:我们最初对聚合物电解质的研究主要聚焦于离子导电聚合物材料的合成以及聚合物动力学和离子电导率之间的物理关联。随着对电池系统理解的深入，我们意识到还有更重要的特性，包括紧密的界面接触、高电化学稳定性、机械强度和高效的锂离子传输。通过此项研究，我们发现，除了上述特性外，我们还使这种多功能聚合物电解质具有超低厚度，从而缩短了锂离子的扩散距离和时间。

目前工作中最令人兴奋的成果是什么?

曹鹏飞教授:将多种功能（包括紧密的界面接触、高压稳定性和 Li⁺ 的高效导电性等）融入单一超薄聚合物网络中，将是当前研究中最令人兴奋的地方。

您认为目前该领域最关键的问题是什么?

曹鹏飞教授:聚合物电解质领域仍有几大问题有待解答。例如，除了凝胶电解质和盐包聚合物体系外，我们能否真正设计出具有超高 Li⁺ 电导率的固态聚合物电解质，以实现室温甚至低温下的电池运行？

您在研究中遇到的最大挑战是什么?

曹鹏飞教授:我们目前的研究兴趣主要包括用于能源相关应用的功能性合成弹性体，例如可回收弹性体和聚合物电解质。功能性弹性体研究的最终目标是其实际应用，然而，还有许多其它因素也会影响新型合成弹性体的产业化，例如成本、与现有工程体系的适配性以及客户的接受度等。如何将我们对聚合物材料的基础理解与实际应用相结合，对于如今的聚合物科学家们而言是一项极具挑战性的任务。

您如何度过工作之外的时间?

曹鹏飞教授: 在北京化工大学开展独立科研工作后，随着自己团队规模的扩大，我的空闲时间变得很少。平时我喜欢徒步旅行、打羽毛球，或者干脆在家看电视。       

对青年科研工作者有什么建议?

曹鹏飞教授: 我们大多数人都不是天才，在某个特定领域取得重大进展相当困难。我们大多数人需要与来自不同但相关领域的人交流互动，当然也需要合作伙伴和合作者的帮助。