曹鏞

曹鏞，1941年10月14日出生於湖南長沙，高分子化學家 ，中國科學院院士、開發中國家科學院院士，華南理工大學教授、高分子光電材料與器件研究所所長。

1965年曹鏞畢業於原蘇聯列寧格勒大學化學系；1966年進入中國科學院化學研究所工作，先後擔任研究員、博士生導師；1987年獲得日本東京大學理學博士學位；1988年至1990年擔任美國加州大學聖塔芭芭拉分校高分子及有機固體研究所資深研究員；1990年至1998年擔任加州聖巴巴拉UNIAX公司資深研究員；1998年擔任華南理工大學材料學院教授、高分子光電材料及器件研究所所長；2001年當選為中國科學院院士；2008年當選為開發中國家科學院院士。

基本介紹

• 中文名：曹鏞
• 國籍：中國
• 民族：漢族
• 出生地：湖南長沙
• 出生日期：1941年10月
• 職業：教育科研工作者
• 畢業院校：日本東京大學
• 主要成就：2001年當選為中國科學院院士
  2008年當選為開發中國家科學院院士

人物經歷

1965年，曹鏞畢業於原蘇聯列寧格勒大學化學系，獲得化學學士學位。

1966年，曹鏞進入中國科學院化學研究所工作（至1988年），先後擔任研究員（1986年晉升）、博士生導師（1988年被國務院學位委員會批准）。

1975年，曹鏞在錢人元領導下開始從事有機固體及導電聚合物研究。

1979年，曹鏞前往日本東京大學化學系物理化學專業進修（至1981年）。

1987年，曹鏞獲得日本東京大學理學博士學位。

1988年，曹鏞擔任美國加州大學聖塔芭芭拉分校高分子及有機固體研究所資深研究員（至1990年）。

1990年，曹鏞擔任美國加州聖巴巴拉UNIAX公司資深研究員（至1998年）。

1998年，曹鏞擔任華南理工大學材料學院教授、高分子光電材料及器件研究所所長。

2001年，曹鏞當選為中國科學院院士。

2008年，曹鏞當選為開發中國家科學院院士。

主要成就

科研成就

• 科研綜述

曹鏞在用有機質子酸摻雜聚苯胺製備可溶性聚合物的基礎上，提出“對陰離子誘導加工性”的概念，解決了導電高分子的高導電性與加工性不能兼容的難題，其研究結果已得到實際套用。此外，成功地研製出可彎曲的塑膠片基發光二極體使鋁陰極LED的電螢光量子效率達到甚至超過鈣陰極器件等。在國際上首次報導電致發光與光致發光之比可高達50%，表明單重態的形成率可以超出公認的25%的概念，提出大幅度提高聚合物發光效率的一個新途徑。

1998年前，曹鏞主要從事導電聚合物的結構與性能關係及發光材料與器件研究，曾提出了“對陰離子誘導加工性”新概念，實現了使高導聚苯胺從非極性有機溶劑或通用高分子熔體中加工成高導電材料，首次在國際上實現可彎曲的大面積塑膠發光二極體，通過對發光高分子材料與金屬電極界面特性的研究，改進了器件的長期工作穩定性，提出在聚合物發光二極體中電螢光量子效率有可能突破25% 的量子統計規則，1998年後在華南理工大學主要參與合成一系列新型(含硒、含矽)等窄帶隙光電高分子材料及單鏈白光材料等，首次實現用銀膠做陰極的全印刷聚合物發光器件，報導了一種能量轉換效率可以達到5%的異質結聚合物太陽電池新型給體材料。

• 學術論著

曹鏞在光電高分子材料及器件研究方面共發表有關論文350餘篇，據ISI檢索（至2008年9月）他人引用總計超過6000餘次，h-因子54；據美國ISI公司統計，1991年至2000年10年間全世界在導電聚合物領域發表論文和被引用情況，按被引用最多的論文排名，曹鏞教授發表在《Nature》上的有關柔性LED的論文排名第2，發表在《Synth.Met.》上的有關對陰離子誘導摻雜製備可溶性導電聚苯胺的論文排名第6；按作者排名，他發表的論文總數排名第10，平均每篇論文被引用數排名第5。已獲得授權美國專利21項，中國發明專利4項。

論文

1)Structure of trans-polyacetylene prepared by rare-earth catalyst Makromol. Chem., Rapid Commun., 3(10)(1982)687-92 Cao, yong; Qian, Renyuan; Wang Fosong; Zhao, Xiaojing

2) Spectroscopic and electrical characterization of some aniline oligomers and polyaniline Synth. Met., 16(3)(1986)305-15 Yong Cao; Suzhen Li; Zhijiann Xue; Ding Guo

3) Soluble polyaniline Li, Suzhen; Cao, Yong; Xue, Zhijian Synth. Met., 20(2)(1987)141-9

4) Counter-ion induced processibility of conducting polyaniline and of conducting polyblends of polyaniline in bulk polymers Cao, Yong; Smith, Paul; Heeger, Alan J. Synth. Met., 48(1)(1992)91-7

5) Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymers； Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, A. J. Nature (London), 357(6378)(1992)477-9

6) Improved quantum efficiency for electroluminescence in semiconducting polymers。 Y. Cao, I. D. Parker, G. Yu, C. Zhang and A.J. Heeger, Nature (London), 397(6718)(1999)414

7) Highly efficient electrophosphorescent devices based on conjugated polymers doped with iridium complexes Weiguo Zhu, Yueqi Mo, Min Yuan, Wei Yang, Yong Cao* Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2045

8) High-Efficiency,Environment-Friendly Electroluminescent Polymers with Stable High Work Function Metal as a Cathode: Green- and Yellow-Emitting Conjugated Polyfluorene Polyelectrolytes and Their Neutral Precursors Fei Huang, Lintao Hou, Hongbin Wu, Xiaohui Wang, Huilin Shen, Wei Cao, Wei Yang, Yong Cao* J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9845

9) Efficient electron injection from a bilayer cathode consisting of aluminum and alcohol-water-solubleconjugated polymers Wu, H. B.; Huang, F.; Mo, Y. Q.; Yang, W.; Wang, D. L.; Peng, J. B.; Cao, Y.* Adv. Mater. 2004, 16 (20): 1826

10) Polymer Light-Emitting Diodes with Cathodes Printed from Conducting Ag Paste Wenjin Zeng, Hongbin Wu, Chi Zhang, Fei Huang, Junbiao Peng, Wei Yang, and YongCao* Adv. Mater., 19(2007)810

11) High-Efficiency White-Light Emission from a Single Copolymer: Fluorescent Blue, Green, and Red Chromophores on a Conjugated Polymer Backbone** Jie Luo, Xianzhen Li, Qiong Hou, Junbiao Peng, Wei Yang, and Yong Cao* Adv. Mater., 19(2007)1113

12) High-performance polymer heterojunction solar cells of a polysilafluorene derivative Ergang Wang, Li Wang, Linfeng Lan, Chan Luo, Wenliu Zhuang,, Junbiao Peng, and Yong Cao* Appl. Phys. Letter, 92(2008)0333307

13) High-Triplet-Energy Poly(9,90-bis(2-ethylhexyl)-3,6-fluorene) as Host for Blue and Green Phosphorescent Complexes Zhonglian Wu, Yan Xiong, Jianhua Zou, Lei Wang, Jincheng Liu, Qiliang Chen, Wei Yang, Junbiao Peng, and Yong Cao* Adv. Mater. 20(2008)2359

14) Efficient Single Active Layer Electrophosphorescent White Polymer Light-Emitting Diodes HongbinWu, Jianhua Zou, Feng Liu, Lei Wang, Alexander Mikhailovsky, Guillermo C. Bazan*, Wei Yang, and Yong Cao* Adv. Mater. 20(2008)696

專利

1) Processible forms of electrically conductive polyaniline, Y. Cao, P. Smith and A.J. Heeger, U.S. patent 5,232,631 (1993)

2) Optical quality transparent conductors, Electrically active polymer compositions P.Smith, A. J. Heeger, Y. Cao U.S. Patent, 5968416 (1999)

3) Electrically active polymer compositions and their use in efficient, low operating voltage, polymer light-emitting diodes with air-stable cathodes Yong Cao US patent 6284435(2001)

4)ultra-thin layer alkaline earth metals as stable electron-injecting cathodes for polymer light emitting diodes Yong Cao U.S. patent 6,452,218(2002)

5) Thin metal-oxide layer as stable electron-injecting electrode for light emitting diodes Yong Cao U.S. patent 6,563,262

6) High resistance polyaniline useful in high efficiency pixellated polymer electronic displays Chi Zhang, Yong Cao U.S. patent 6,866,946

學術成就

（1）與中國科學院長春應化所王佛松先生合作成功地進行了用稀土催化劑合成聚乙炔 (與此同時沈之荃先生在浙大也進行了同樣的工作)。這一工作不僅在國際上首次實現稀土催化聚乙炔的合成，得到了有新的結構和形貌特色聚乙炔的品種，而且是導電聚合物研究領域在我國發端的標誌。此外與其他同志合作用多種手段對聚乙炔等導電聚合物的摻雜機制進行了深入研究。

（2）在國際上率先用經分離純化後的苯胺、噻吩的齊聚物進行摻雜並研究其結構與性能的關係。將其結果與相同結構的導電聚合物進行比較從而對難於表征的高導聚合物(當時所有導電聚合物摻雜後都不溶不熔)的結構與性能關係得到比較明確的結論；對苯胺及摻雜苯胺齊聚物的電子光譜、紅外光譜、核磁特性及其與電導的相關性做了全面的研究。此研究結果被眾多實驗室所採用。而噻吩齊聚物的工作目前已發展成一類重要的高遷移率器件材料。

（3）與中國科學院物理所磁學國家重點實驗室趙建高教授合作在國內開拓了有機及高分子鐵磁體的研究領域。與傳統無機鐵磁材料相比，有機鐵磁材料比重輕、易加工，具有重大的經濟與套用前景。

（4）在國防科工委支持下，首先對導電聚苯胺的微波吸收特性進行了研究，發現了一批具有優異微波吸收特性的導電聚苯胺體系並對其結構與微波吸收特性的關係進行了深入研究。在當時(1988年前)國際與國內科學及專利文獻中導電聚苯胺的這一特性

均未見有過報導。此研究結果獲中國發明專利1項，並獲中國科學院科技進步三等獎。

（5）自1976年發現聚乙炔摻雜實現高電導以後的10年中，導電聚合物的研究在理論和實驗方面都得到飛速的發展。但始終存在的一個難題是：所有導電聚合物經摻雜後雖獲得了高導，但同時失掉了加工性，變成不溶不熔的材料。使其套用的可能性大為降低。從1985年起，在化學所工作期間即把探索解決這一問題的途徑作為自己的主要研究方向之一併作出了一些有益的探索。在知名物理學家、2000年諾貝爾化學獎獲得者A.J.Heeger教授及高分子物理學家 P. Smith教授的支持和合作下, 首次提出了"對陰離子誘導加工性"(Counter- Ion Induced Processibility)這一新的慨念，並從實驗上實現了使高導聚苯胺從非極性有機溶劑或通用高方子熔體中加工成高導電材料(薄膜，纖維等)。同時發現通過對陰離子與溶劑及聚苯胺主鏈間的相互作用，可改變聚苯胺主鏈的鏈結構與構象從而使通過這一方法加工後的聚苯胺具有比一般方法所得到的電導高出一個數量級以上。這樣第一次實現了人們開展導電聚合物最初的夢想-研製出同時具有高電導及加工性的導電聚合物。還發現了這種對陰離子與溶劑(或熔體)及聚苯胺主鏈的獨特的相互作用，導致一系列新的現象與特性。例如僅通過改變溶劑(或對陰離子)可使聚苯胺電導變化達6-7個數量級，從而可以實現在大範圍內根據套用需要調整材料的電導率；首次觀測到導電聚合物濃溶液的液晶行為及液態下的金屬電導行為；得到了電導閾值在聚苯胺濃度低達0.1%的聚苯胺與通用高分子共混體系。這些新現象與特性具有廣泛的實用價值，同時也有重要的科學意義。此研究成果已轉讓給NESTE公司進行商品化生產，其產品有可能在防靜電材料、抗電磁波禁止、光電器件的透明電極等方面得到廣泛套用。同時這一新的概念與方法已被很多導電聚合物研究者所採用跟蹤，並已被推廣到其他導電聚合物如聚吡咯等，成為近年來導電聚合物研究的一個重要方向。

(6) 1994年以來,研究工作重心轉向高分子發光材料及器件的研究，並取得一系列在這一領域中帶突破性的進展。與物理研究人員合作成功地用可溶性高導聚苯胺塗復在聚脂(PET)薄膜上取代ITO作為透明電極，首次在國際上實現可彎曲的大面積塑膠發光二極體，論文發表在NATURE上。通過對發光高分子材料與金屬電極界面特性的研究，使器件的長期工作穩定性達到實用要求(初始光強100cd/m2時連續運轉達2萬小時以上)；提出一種新的方法,使用鋁等較穩定的金屬作陰極,其電螢光效率達到甚至超過鈣等低功函式金屬作陰極的量子效率;對電螢光及光螢光效率的關聯提出了新的認識。按目前公認的傳統的概念，電螢光量子效率不可能超過其光螢光效率的25%。我們已用嚴密的實驗表明，有可能通過改變三線態與單線態之散射截面來突破這一理論極限。這一結果表明在高分子發光器件上有可能得到比目前高得多的電螢光量子效率，具有重要的科學意義和實際意義。這一研究結果發表在NATURE上後得到這一領域主要學者的認同,見文獻Bredas et al, Phys. Rev. Letter, 84 (2000)131、R. Friend et al, NATURE，404（2000）481和Z.V. Vardeny et al, NATURE 409(2001)496等。

（7）1999年回國到華南理工大學工作後，籌建高分子光電材料及器件研究所，至今已建成具有國內外先進水平的材料合成及器件製備表徵實驗室，包含高分子材料合成和器件物理兩大部分，儀器設備以進口為主，達到國際水平。該實驗室已被廣東省認定為廣東省重點高分子材料實驗室的一部分。目前承擔重要研究項目有：國家自然科學基金重大項目子課題一項、科技部“973”前期基礎項目1項、廣東省重大創新項目一項及面上基金兩項、廣州市納米專項項目1項。此外，還承擔國家"十五”863重大專項 "高清晰度平板顯示"和作為首席科學家之一主持“973有機/高分子電致發光材料重大基礎問題研究”項目，正在全力推進有機/高分子發光材料和器件的發展，努力縮小國內與國際間的距離。已經在高分子發光器件、高分子異質結光電池、導電聚合物場致發射陰極等方面取得重大進展。最近， 在高分子發光材料與器件方面已經合成出一批高效紅、綠、藍三基色高分子發光材料，紅色材料的電致發光（EL）外量子效率達到2.5%，綠色材料EL外量子效率超過5%，某些指標已經接近國際報導最高水平。器件方面已經得到7X40點陣單色字元顯示屏和96X64手機用單色圖像點陣顯示屏。

在聚合物光電池方面已研製出MEHPPV與C60的衍生物的納米顆粒所形成的異質結光電池.並研究了用絲網印刷的方式形成大面積器件的方法. 目前高分子異質結光電池在AM1.5太陽模擬燈(78.2毫瓦/每平方厘米) 達到3%。

發現用導電聚合納米結構作發射陰極可以得到超低發射閾值的場發射器件。該技術有望發展成一種新型超低工作電壓的顯示器件。該工作已申請中國發明專利一項(導電聚合物及其共混系在場致發射陰極上的套用,申請號107634.8(2001年3月13日))

作為‘973’項目的首席科學家，曹鏞院士深感自己責任重大。為了把中國的事情辦好，為了趕超世界先進水平，曹院士常常忘我地工作，把全部的心身都投入到了科學研究工作中。作為一個科學家，曹鏞院士認為科研成果首先應該在學術刊物上發表，並接受同行的檢驗和認可，而不是通過媒體進行炒作。科學家的價值在於以自己的科學研究成果為科學的進步及國民經濟的發展做出實質性的貢獻。

• 科研成果獎勵

曹鏞參與獲得1988年國家自然科學二等獎，在套用研究發麵。研究成果"有機導體的研究"1988年獲國家自然科學二等獎。2010年曹鏞主持的新型高分子光電功能材料及發光器件項目獲得國家自然科學二等獎。

人才培養

• 講授課程

曹鏞主講《光電高分子材料與器件導論》課程

• 指導學生

由曹鏞帶領的光電所能夠培養各級研究生，包括博士後，博士研究生，碩士研究生。已經出站博士後4名，博士研究生畢業3名，碩士研究生多名。其中，有兩名博士後和兩名博士出國工作。

榮譽表彰

時間	榮譽/表彰	授予單位
1988年	有突出貢獻的中青年科學家稱號	國家科委
2001年	中國科學院院士
2008年	開發中國家科學院院士

人物評價

曹鏞是中國國內最早從事導電高分子研究的科學家之一。（中國科學院評）