探寻微尺度材料与结构的力学规律——记中国科学技术大学工程科学学院研究员汪国睿

刘玉杰

中国科学技术大学（以下简称“中科大”）的外表淳朴无华，但她的一草一木在恬静之下，却仿佛涌动着一股力量。就像中科大人，在温文尔雅的外表之下，满怀永不服输的雄心；在天真纯洁的气质之中，内蕴过人的智慧。汲取母校精神文化养分，滋养自我发展根茎，汪国睿从新芽长成枝叶茂密的大树，潇洒挺秀。致力于微纳米材料结构及其界面的固体力学实验研究，他已取得一些成绩。

母校始终是汪国睿的精神、情感所系。2012年从中科大本科毕业，北上北京、远赴多伦多，用10年时间完成积累，2022年汪国睿毅然回到母校。从中科大到中科大，从求学到工作，10年求索汪国睿又回到原点，开始了一个追梦人的新轮回。

贵人相助，笃定走科研之路

2008年，汪国睿欣喜地收到了中科大的录取通知书，他如愿被力学系录取。因为钱学森先生是中科大力学系的首任系主任，这让汪国睿感觉到距离伟大科学家如此之近，发奋求学、振兴祖国的使命感在他心中自然生发。中科大强调基础研究、聚焦前沿热点，是一个真正能让人安心做科研的地方。

在如此治学氛围中浸染，汪国睿在大三时便开始接触科研，并通过大学生研究计划获得了在中国科学院力学研究所学习的机会。当时魏宇杰教授刚从美国麻省理工学院学成归国，他带回了新方法、新思想。能在对科研一无所知时遇到魏老师引路，汪国睿觉得很幸运。对于当时所研究的高铁轮轨接触问题，汪国睿也是印象深刻。那是他第一次用所学知识解决生活中的实际问题，也第一次领略到科研的意义所在。

笃定走科研之路的汪国睿，在大学毕业后选择继续读研。恰逢当时国家纳米科学中心的张忠研究员回母校宣讲，他便毅然决然地跟随其前往北京求学、工作，这一去就是6年。在国家纳米科学中心，汪国睿接触到最前沿的设备和技术，认识了优秀的师长和同学，眼界、知识面及实践能力都得到了极大提升。

博士期间，汪国睿的主要工作是发展新的实验方法和检测技术去表征、探索微观界面的新奇力学行为，分析界面对于材料和器件力学性能的影响。“石墨烯因其尺寸太小，在工程应用中往往需要将其作为纳米单元组装、制备成宏观聚集体和复合材料。如何最大限度将纳米材料的性能传递到宏观尺度，其中的关键因素是界面。界面是物质和能量的传输通道，纳米材料的优异性能正是通过界面一级一级地传递到宏观体系中。但这些界面看不到、摸不着，很难直接观测，如何表征微观尺度的界面，包括石墨烯与石墨烯之间、石墨烯与不同材料之间，都需要进一步去研究。”汪国睿在博士毕业论文中围绕这些内容进行了系统研究和深入探讨，因成果的创新性意义，这一论文被评为中国科学院优秀博士学位论文，并入选斯普林格出版社（Springer）的《斯普林格学位论文》（Springer Theses）系列丛书。

2019年12月汪国睿在波士顿参加MRS会议

科研入门，牛刀小试迎佳绩，对汪国睿是一种激励，但他深知自己的每一步前行都有贵人的提携与帮助。怀揣责任与梦想，汪国睿远赴加拿大，在多伦多大学开启了近4年的博士后研究生涯。

踌躇满志，学成归来话未来

石墨烯是目前世界上最薄、最硬的材料，因其具有极好的柔性和透光性，并具有极强的导热性和导电性，所以在电子、能源、航空航天等领域都极具应用潜力，是主导未来高科技产业的关键材料。围绕石墨烯的光、电性能开展研究是许多科学家的科研课题选择，而汪国睿的研究却不同，将着眼点置于石墨烯的力学性能，他的探索涉及实验力学、微纳米力学、复合材料力学等方向。

“石墨烯只有微纳米尺寸，用传统检测技术难以直接测量。我的部分工作主要是发展微尺度实验技术实现低维纳米材料的测量和表征，揭示微纳尺度下新奇行为背后的物理机制。”谈起所做的研究，汪国睿娓娓道来。

在加拿大，汪国睿继续充实、丰富着他的“武器库”。“组里有些技术是我之前没接触过的，也是我想学习的。另外，国外的导师是物理背景出身，能帮我从物理机制上更深入地理解一些微纳尺寸下的力学行为和现象。我当时的想法是先把研究拓宽，回国再进一步发展，目前看来如我预期。”汪国睿说。除了学习新技术，汪国睿觉得国外一些管理理念也很值得借鉴，包括如何组建团队、管理实验室、校企合作等。从管理的角度，学习知识和经验，对他回国发展个人实验室帮助很大。

积极汲取知识、努力拓宽视野，为早日学成归国，汪国睿争分夺秒。在自我提升的同时，回国的念头在汪国睿心中愈发强烈。新冠肺炎疫情的肆虐加之国际形势的变化，让他慎重考虑后决定提前结束在国外的科研工作回国。

巧合的是，汪国睿的博士生导师张忠教授也在2022年1月回到了母校。得知张老师回到了中科大力学系，2022年3月回到中科大的汪国睿自然而然加入了张忠教授领衔的中科院材料力学行为和设计重点实验室“微纳米复合材料”研究所，作为独立的主要研究者（PI）开启了回国后的科研历程。一回国就有团队协作，比起自己单打独斗，汪国睿感觉各项工作推进得更快些。“我的另一个博士导师伍小平院士曾对我说，要做一个复合型人才，除了力学，物理、化学、材料，这些交叉学科的知识也不可或缺。团队合作最大的好处在于大家找到一个共同的兴趣点，可以发挥每个人的优势去实现。”汪国睿说。

国家对科研投入力度的加大，激发了青年学者的创新热情，而年轻学者的回归，又为国内科研发展注入了新鲜血液和活力，回国几个月汪国睿对此感受颇深。虽工作上也有压力，但从事内心喜欢的工作，汪国睿始终充满热情。“我的研究方向跟学院重点实验室的发展方向是契合的，所以会带来一些新鲜的能量，希望我可以为学院力学的发展作一些贡献，更希望我的工作将来能满足国家的一些重大需求。”展望未来，汪国睿踌躇满志。

迎难而上，新征程上谱新篇

致力于微纳米材料结构及其界面的固体力学实验研究，在二维材料等纳米薄膜体系以及石墨烯纳米复合材料强韧化研究上，汪国睿已取得了一系列创新性成果。目前汪国睿已在力学、物理、材料等领域的高影响力期刊累计发表论文48篇，撰写著作2部，授权中国发明专利2项。其中，发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的2篇论文均是基本科学指标数据库（ESI）高被引论文和主编推荐论文，1篇还被选为当期封面，文中所发展的实验测试方法和理论模型被诺贝尔奖得主、国内外院士专家多次采用，并被美国材料研究学会新闻（MRS News）、美国物理学会物理焦点（APS Physics Focus）、物理学家网（PhysOrg）等多家媒体报道。由于所做的这些创新工作，在微纳米实验力学领域，汪国睿的研究在国际上已进入第一梯队的行列。但成绩不是一蹴而就得来的，在此背后有汪国睿的辛勤付出，更有他超乎寻常的定力与坚韧。

科研无坦途，能在这条路上坚持下来，汪国睿坚韧、迎难而上的性格给了他不断前行的力量。汪国睿坦言，好的心态是他能够走到今天的关键。“读博其实很辛苦，有很多挑战和挫折，但是不管遇到什么事，就像跨栏一样，一定要有自己的节奏，不需要跟别人比，按自己的节奏来就好。”汪国睿说。保持稳定的心态，汪国睿跨过了一个又一个科研的栏杆，取得了一些不错的成绩。虽如此，汪国睿深知仍有很多科研难题等着他去探索，为实现科研目标，他有自己的节奏与计划。

依托中科大平台，汪国睿一方面将紧密围绕微纳米材料研究领域的基本力学问题，进一步发展基于电镜、探针、显微光谱、同步辐射等高精度实验力学检测技术；针对不同微纳米尺度材料和结构开展原位动态力学测试方法，探索微纳米尺度材料与结构的力学规律。此外，以深空探测实验室在合肥的正式落地为契机，汪国睿将借助这个平台，探索低维纳米材料和结构在航天工程应用和前沿基础研究中所面临的科学需求和基础问题，为中科大精准对接深空探测实验室研究单元，为安徽积极挺进空天信息产业“新赛道”，为满足国家航天强国战略需求，贡献自己的智慧与力量。

根系母校，遥望未来。在梦开始的地方，汪国睿又一次踏上了科研事业的新征程。