探尋微尺度材料與結構的力學規律
——記中國科學技術大學工程科學學院研究員汪國睿

劉玉杰

中國科學技術大學（以下簡稱“中科大”）的外表淳樸無華，但她的一草一木在恬靜之下，卻仿佛涌動著一股力量。就像中科大人，在溫文爾雅的外表之下，滿懷永不服輸的雄心；在天真純潔的氣質之中，內蘊過人的智慧。汲取母校精神文化養分，滋養自我發展根莖，汪國睿從新芽長成枝葉茂密的大樹，瀟灑挺秀。致力于微納米材料結構及其界面的固體力學實驗研究，他已取得一些成績。

母校始終是汪國睿的精神、情感所系。2012年從中科大本科畢業，北上北京、遠赴多倫多，用10年時間完成積累，2022年汪國睿毅然回到母校。從中科大到中科大，從求學到工作，10年求索汪國睿又回到原點，開始了一個追夢人的新輪回。

貴人相助，篤定走科研之路

2008年，汪國睿欣喜地收到了中科大的錄取通知書，他如愿被力學系錄取。因為錢學森先生是中科大力學系的首任系主任，這讓汪國睿感覺到距離偉大科學家如此之近，發奮求學、振興祖國的使命感在他心中自然生發。中科大強調基礎研究、聚焦前沿熱點，是一個真正能讓人安心做科研的地方。

在如此治學氛圍中浸染，汪國睿在大三時便開始接觸科研，并通過大學生研究計劃獲得了在中國科學院力學研究所學習的機會。當時魏宇杰教授剛從美國麻省理工學院學成歸國，他帶回了新方法、新思想。能在對科研一無所知時遇到魏老師引路，汪國睿覺得很幸運。對于當時所研究的高鐵輪軌接觸問題，汪國睿也是印象深刻。那是他第一次用所學知識解決生活中的實際問題，也第一次領略到科研的意義所在。

篤定走科研之路的汪國睿，在大學畢業后選擇繼續讀研。恰逢當時國家納米科學中心的張忠研究員回母校宣講，他便毅然決然地跟隨其前往北京求學、工作，這一去就是6年。在國家納米科學中心，汪國睿接觸到最前沿的設備和技術，認識了優秀的師長和同學，眼界、知識面及實踐能力都得到了極大提升。

博士期間，汪國睿的主要工作是發展新的實驗方法和檢測技術去表征、探索微觀界面的新奇力學行為，分析界面對于材料和器件力學性能的影響。“石墨烯因其尺寸太小，在工程應用中往往需要將其作為納米單元組裝、制備成宏觀聚集體和復合材料。如何最大限度將納米材料的性能傳遞到宏觀尺度，其中的關鍵因素是界面。界面是物質和能量的傳輸通道，納米材料的優異性能正是通過界面一級一級地傳遞到宏觀體系中。但這些界面看不到、摸不著，很難直接觀測，如何表征微觀尺度的界面，包括石墨烯與石墨烯之間、石墨烯與不同材料之間，都需要進一步去研究。”汪國睿在博士畢業論文中圍繞這些內容進行了系統研究和深入探討，因成果的創新性意義，這一論文被評為中國科學院優秀博士學位論文，并入選斯普林格出版社（Springer）的《斯普林格學位論文》（Springer Theses）系列叢書。

2019年12月汪國睿在波士頓參加MRS會議

科研入門，牛刀小試迎佳績，對汪國睿是一種激勵，但他深知自己的每一步前行都有貴人的提攜與幫助。懷揣責任與夢想，汪國睿遠赴加拿大，在多倫多大學開啟了近4年的博士后研究生涯。

躊躇滿志，學成歸來話未來

石墨烯是目前世界上最薄、最硬的材料，因其具有極好的柔性和透光性，并具有極強的導熱性和導電性，所以在電子、能源、航空航天等領域都極具應用潛力，是主導未來高科技產業的關鍵材料。圍繞石墨烯的光、電性能開展研究是許多科學家的科研課題選擇，而汪國睿的研究卻不同，將著眼點置于石墨烯的力學性能，他的探索涉及實驗力學、微納米力學、復合材料力學等方向。

“石墨烯只有微納米尺寸，用傳統檢測技術難以直接測量。我的部分工作主要是發展微尺度實驗技術實現低維納米材料的測量和表征，揭示微納尺度下新奇行為背后的物理機制。”談起所做的研究，汪國睿娓娓道來。

在加拿大，汪國睿繼續充實、豐富著他的“武器庫”。“組里有些技術是我之前沒接觸過的，也是我想學習的。另外，國外的導師是物理背景出身，能幫我從物理機制上更深入地理解一些微納尺寸下的力學行為和現象。我當時的想法是先把研究拓寬，回國再進一步發展，目前看來如我預期。”汪國睿說。除了學習新技術，汪國睿覺得國外一些管理理念也很值得借鑒，包括如何組建團隊、管理實驗室、校企合作等。從管理的角度，學習知識和經驗，對他回國發展個人實驗室幫助很大。

積極汲取知識、努力拓寬視野，為早日學成歸國，汪國睿爭分奪秒。在自我提升的同時，回國的念頭在汪國睿心中愈發強烈。新冠肺炎疫情的肆虐加之國際形勢的變化，讓他慎重考慮后決定提前結束在國外的科研工作回國。

巧合的是，汪國睿的博士生導師張忠教授也在2022年1月回到了母校。得知張老師回到了中科大力學系，2022年3月回到中科大的汪國睿自然而然加入了張忠教授領銜的中科院材料力學行為和設計重點實驗室“微納米復合材料”研究所，作為獨立的主要研究者（PI）開啟了回國后的科研歷程。一回國就有團隊協作，比起自己單打獨斗，汪國睿感覺各項工作推進得更快些。“我的另一個博士導師伍小平院士曾對我說，要做一個復合型人才，除了力學，物理、化學、材料，這些交叉學科的知識也不可或缺。團隊合作最大的好處在于大家找到一個共同的興趣點，可以發揮每個人的優勢去實現。”汪國睿說。

國家對科研投入力度的加大，激發了青年學者的創新熱情，而年輕學者的回歸，又為國內科研發展注入了新鮮血液和活力，回國幾個月汪國睿對此感受頗深。雖工作上也有壓力，但從事內心喜歡的工作，汪國睿始終充滿熱情。“我的研究方向跟學院重點實驗室的發展方向是契合的，所以會帶來一些新鮮的能量，希望我可以為學院力學的發展作一些貢獻，更希望我的工作將來能滿足國家的一些重大需求。”展望未來，汪國睿躊躇滿志。

迎難而上，新征程上譜新篇

致力于微納米材料結構及其界面的固體力學實驗研究，在二維材料等納米薄膜體系以及石墨烯納米復合材料強韌化研究上，汪國睿已取得了一系列創新性成果。目前汪國睿已在力學、物理、材料等領域的高影響力期刊累計發表論文48篇，撰寫著作2部，授權中國發明專利2項。其中，發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上的2篇論文均是基本科學指標數據庫（ESI）高被引論文和主編推薦論文，1篇還被選為當期封面，文中所發展的實驗測試方法和理論模型被諾貝爾獎得主、國內外院士專家多次采用，并被美國材料研究學會新聞（MRS News）、美國物理學會物理焦點（APS Physics Focus）、物理學家網（PhysOrg）等多家媒體報道。由于所做的這些創新工作，在微納米實驗力學領域，汪國睿的研究在國際上已進入第一梯隊的行列。但成績不是一蹴而就得來的，在此背后有汪國睿的辛勤付出，更有他超乎尋常的定力與堅韌。

科研無坦途，能在這條路上堅持下來，汪國睿堅韌、迎難而上的性格給了他不斷前行的力量。汪國睿坦言，好的心態是他能夠走到今天的關鍵。“讀博其實很辛苦，有很多挑戰和挫折，但是不管遇到什么事，就像跨欄一樣，一定要有自己的節奏，不需要跟別人比，按自己的節奏來就好。”汪國睿說。保持穩定的心態，汪國睿跨過了一個又一個科研的欄桿，取得了一些不錯的成績。雖如此，汪國睿深知仍有很多科研難題等著他去探索，為實現科研目標，他有自己的節奏與計劃。

依托中科大平臺，汪國睿一方面將緊密圍繞微納米材料研究領域的基本力學問題，進一步發展基于電鏡、探針、顯微光譜、同步輻射等高精度實驗力學檢測技術；針對不同微納米尺度材料和結構開展原位動態力學測試方法，探索微納米尺度材料與結構的力學規律。此外，以深空探測實驗室在合肥的正式落地為契機，汪國睿將借助這個平臺，探索低維納米材料和結構在航天工程應用和前沿基礎研究中所面臨的科學需求和基礎問題，為中科大精準對接深空探測實驗室研究單元，為安徽積極挺進空天信息產業“新賽道”，為滿足國家航天強國戰略需求，貢獻自己的智慧與力量。

根系母校，遙望未來。在夢開始的地方，汪國睿又一次踏上了科研事業的新征程。