如何实现太阳能/电能/化学能之间的高效转化与储存，是绿色能源利用的关键问题，其难点与核心是新型高效材料的设计与性能调控。项目经过十几年系统研究，首次提出了具有确定分子结构的寡聚光伏材料和具有石墨烯本征性质的三维交联石墨烯体相材料的设计理念，设计发展了多种新型有机光伏、碳纳米及高分子复合材料：系统研究了分子单元、骨架构建、连接方式等对材料性能的影响，阐明了相应的结构-性能关系：获得了多种高效新材料，构筑了多个系列的高效有机太阳能电池及能量存储与转化器件，并多次刷新了有机光伏领域的光电转换效率（PCE)记录，率先实现了石墨烯在能源存储和转化器件中的应用，为高效材料的设计开发提供了新的方向。主要研究成果如下：

1.提出了具有确定分子结构的离效寡聚物光伏材料设计理念，基于“聚合物+有机小分子”杂化优势互补策略，提出了具有确定分子结构和“受体-给体-受体”（A-D-A)构架的溶液可处理有机光伏材料设计理念。实现了对材料光谱吸收、分子能级、电荷分离传输、活性层形貌等的有效调控，阐明了内在的结构性能关系，建立了以绕丹宁、茚满二酮等单元为端基和双键桥联的A-D-A结构的新型高效可溶液加工的光伏材料体系。多次刷新了这一领域的PCE纪录，引领了该领域的发展，相关成果被评价为该领域“最引人注目的进展”之一。

2.首次实现了三维交联聚合物型石墨烯体相材料的构建和调控。以二维石墨烯为结构单元，通过化学交联方法，构建了三维交联石墨烯体相材料，获得了既保持石墨烯本征结构和性质又同时具有多种优良宏观性能的三维交联石墨烯高分子体相材料，阐明了sp²碳体相材料超高比表面的形成机制，提出了有效比表面概念，建立了其与电容性能之间的结构性能关系，实现了对石墨烯自身堆积和其三维体相材料骨架结构的有效控制，为石墨烯材料在高效能源器件方面的应用提供了理论依据，上述材料被认为“展现出了远超于传统石墨材料的性能”，并“实现了杂化超级电容器当时最高的能量密度”。

3.揭示了碳纳米/聚合物复合与杂化材料在分子层面的相互作用与能量转移规律。获得了分子级别分散的石墨烯/高分子复合材料，调控了石墨烯片层与高分乎链段之间的相互作用，利用氢键作用实现了负荷的有效转移，大幅提高了材料的拉伸强度和杨氏模量;发现了石墨烯卟啉杂化材料分子之间的光限流效应，揭示了光诱导电子/能量转移机制，为高性能碳纳米复合/杂化材料的制备和应用提供了科学依据。

8篇代表性论文分别发表在Nature Photon., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等期刊；SCI他引共计4221次；单篇最高SCI他引1237次：全部入选ESI髙被引论文：其中3篇入选中国百篇最具影响国际学术论文。项目期间共发表SCI论文181篇，出版专著2部，获授权发明专利6项。在具有重要影响的国际会议做大会和邀请报告32次，获得2010年度天津市自然科学一等奖。陈永胜教授连续四年（2014-2017)入选汤森路透/科睿唯安全球高被引科学家名单。

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