探尋微尺度材料與結(jié)構(gòu)的力學(xué)規(guī)律

劉玉杰

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“中科大”）的外表淳樸無(wú)華，但她的一草一木在恬靜之下，卻仿佛涌動(dòng)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?shù)男坌?；在天真純潔的氣質(zhì)之中，內(nèi)蘊(yùn)過(guò)人的智慧。汲取母校精神文化養(yǎng)分，滋養(yǎng)自我發(fā)展根莖，汪國(guó)睿從新芽長(zhǎng)成枝葉茂密的大樹，瀟灑挺秀。致力于微納米材料結(jié)構(gòu)及其界面的固體力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，他已取得一些成績(jī)。

母校始終是汪國(guó)睿的精神、情感所系。2012年從中科大本科畢業(yè)，北上北京、遠(yuǎn)赴多倫多，用10年時(shí)間完成積累，2022年汪國(guó)睿毅然回到母校。從中科大到中科大，從求學(xué)到工作，10年求索汪國(guó)睿又回到原點(diǎn)，開始了一個(gè)追夢(mèng)人的新輪回。

貴人相助，篤定走科研之路

2008年，汪國(guó)睿欣喜地收到了中科大的錄取通知書，他如愿被力學(xué)系錄取。因?yàn)殄X學(xué)森先生是中科大力學(xué)系的首任系主任，這讓汪國(guó)睿感覺到距離偉大科學(xué)家如此之近，發(fā)奮求學(xué)、振興祖國(guó)的使命感在他心中自然生發(fā)。中科大強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究、聚焦前沿?zé)狳c(diǎn)，是一個(gè)真正能讓人安心做科研的地方。

在如此治學(xué)氛圍中浸染，汪國(guó)睿在大三時(shí)便開始接觸科研，并通過(guò)大學(xué)生研究計(jì)劃獲得了在中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。當(dāng)時(shí)魏宇杰教授剛從美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)成歸國(guó)，他帶回了新方法、新思想。能在對(duì)科研一無(wú)所知時(shí)遇到魏老師引路，汪國(guó)睿覺得很幸運(yùn)。對(duì)于當(dāng)時(shí)所研究的高鐵輪軌接觸問(wèn)題，汪國(guó)睿也是印象深刻。那是他第一次用所學(xué)知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，也第一次領(lǐng)略到科研的意義所在。

篤定走科研之路的汪國(guó)睿，在大學(xué)畢業(yè)后選擇繼續(xù)讀研。恰逢當(dāng)時(shí)國(guó)家納米科學(xué)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(xué)、工作，這一去就是6年。在國(guó)家納米科學(xué)中心，汪國(guó)睿接觸到最前沿的設(shè)備和技術(shù)，認(rèn)識(shí)了優(yōu)秀的師長(zhǎng)和同學(xué)，眼界、知識(shí)面及實(shí)踐能力都得到了極大提升。

博士期間，汪國(guó)睿的主要工作是發(fā)展新的實(shí)驗(yàn)方法和檢測(cè)技術(shù)去表征、探索微觀界面的新奇力學(xué)行為，分析界面對(duì)于材料和器件力學(xué)性能的影響。“石墨烯因其尺寸太小，在工程應(yīng)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(fù)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(guān)鍵因素是界面。界面是物質(zhì)和能量的傳輸通道，納米材料的優(yōu)異性能正是通過(guò)界面一級(jí)一級(jí)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(cè)，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(jìn)一步去研究。”汪國(guó)睿在博士畢業(yè)論文中圍繞這些內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)研究和深入探討，因成果的創(chuàng)新性意義，這一論文被評(píng)為中國(guó)科學(xué)院優(yōu)秀博士學(xué)位論文，并入選斯普林格出版社（Springer）的《斯普林格學(xué)位論文》（Springer?Theses）系列叢書。

科研入門，牛刀小試迎佳績(jī)，對(duì)汪國(guó)睿是一種激勵(lì)，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(zé)任與夢(mèng)想，汪國(guó)睿遠(yuǎn)赴加拿大，在多倫多大學(xué)開啟了近4年的博士后研究生涯。

躊躇滿志，學(xué)成歸來(lái)話未來(lái)

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(qiáng)的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，所以在電子、能源、航空航天等領(lǐng)域都極具應(yīng)用潛力，是主導(dǎo)未來(lái)高科技產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。圍繞石墨烯的光、電性能開展研究是許多科學(xué)家的科研課題選擇，而汪國(guó)睿的研究卻不同，將著眼點(diǎn)置于石墨烯的力學(xué)性能，他的探索涉及實(shí)驗(yàn)力學(xué)、微納米力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)等方向。

“石墨烯只有微納米尺寸，用傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)難以直接測(cè)量。我的部分工作主要是發(fā)展微尺度實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)低維納米材料的測(cè)量和表征，揭示微納尺度下新奇行為背后的物理機(jī)制?！闭勂鹚龅难芯?，汪國(guó)睿娓娓道來(lái)。

在加拿大，汪國(guó)睿繼續(xù)充實(shí)、豐富著他的“武器庫(kù)”?！敖M里有些技術(shù)是我之前沒接觸過(guò)的，也是我想學(xué)習(xí)的。另外，國(guó)外的導(dǎo)師是物理背景出身，能幫我從物理機(jī)制上更深入地理解一些微納尺寸下的力學(xué)行為和現(xiàn)象。我當(dāng)時(shí)的想法是先把研究拓寬，回國(guó)再進(jìn)一步發(fā)展，目前看來(lái)如我預(yù)期?！蓖魢?guó)睿說(shuō)。除了學(xué)習(xí)新技術(shù)，汪國(guó)睿覺得國(guó)外一些管理理念也很值得借鑒，包括如何組建團(tuán)隊(duì)、管理實(shí)驗(yàn)室、校企合作等。從管理的角度，學(xué)習(xí)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)他回國(guó)發(fā)展個(gè)人實(shí)驗(yàn)室?guī)椭艽蟆?/p>

積極汲取知識(shí)、努力拓寬視野，為早日學(xué)成歸國(guó)，汪國(guó)睿爭(zhēng)分奪秒。在自我提升的同時(shí)，回國(guó)的念頭在汪國(guó)睿心中愈發(fā)強(qiáng)烈。新冠肺炎疫情的肆虐加之國(guó)際形勢(shì)的變化，讓他慎重考慮后決定提前結(jié)束在國(guó)外的科研工作回國(guó)。

巧合的是，汪國(guó)睿的博士生導(dǎo)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(xué)系，2022年3月回到中科大的汪國(guó)睿自然而然加入了張忠教授領(lǐng)銜的中科院材料力學(xué)行為和設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“微納米復(fù)合材料”研究所，作為獨(dú)立的主要研究者（PI）開啟了回國(guó)后的科研歷程。一回國(guó)就有團(tuán)隊(duì)協(xié)作，比起自己?jiǎn)未颡?dú)斗，汪國(guó)睿感覺各項(xiàng)工作推進(jìn)得更快些?！拔业牧硪粋€(gè)博士導(dǎo)師伍小平院士曾對(duì)我說(shuō)，要做一個(gè)復(fù)合型人才，除了力學(xué)，物理、化學(xué)、材料，這些交叉學(xué)科的知識(shí)也不可或缺。團(tuán)隊(duì)合作最大的好處在于大家找到一個(gè)共同的興趣點(diǎn)，可以發(fā)揮每個(gè)人的優(yōu)勢(shì)去實(shí)現(xiàn)。”汪國(guó)睿說(shuō)。

國(guó)家對(duì)科研投入力度的加大，激發(fā)了青年學(xué)者的創(chuàng)新熱情，而年輕學(xué)者的回歸，又為國(guó)內(nèi)科研發(fā)展注入了新鮮血液和活力，回國(guó)幾個(gè)月汪國(guó)睿對(duì)此感受頗深。雖工作上也有壓力，但從事內(nèi)心喜歡的工作，汪國(guó)睿始終充滿熱情?！拔业难芯糠较蚋鷮W(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展方向是契合的，所以會(huì)帶來(lái)一些新鮮的能量，希望我可以為學(xué)院力學(xué)的發(fā)展作一些貢獻(xiàn)，更希望我的工作將來(lái)能滿足國(guó)家的一些重大需求?！闭雇磥?lái)，汪國(guó)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(jié)構(gòu)及其界面的固體力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，在二維材料等納米薄膜體系以及石墨烯納米復(fù)合材料強(qiáng)韌化研究上，汪國(guó)睿已取得了一系列創(chuàng)新性成果。目前汪國(guó)睿已在力學(xué)、物理、材料等領(lǐng)域的高影響力期刊累計(jì)發(fā)表論文48篇，撰寫著作2部，授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利2項(xiàng)。其中，發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical?Review?Letters）上的2篇論文均是基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)（ESI）高被引論文和主編推薦論文，1篇還被選為當(dāng)期封面，文中所發(fā)展的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法和理論模型被諾貝爾獎(jiǎng)得主、國(guó)內(nèi)外院士專家多次采用，并被美國(guó)材料研究學(xué)會(huì)新聞（MRS?News）、美國(guó)物理學(xué)會(huì)物理焦點(diǎn)（APS?Physics?Focus）、物理學(xué)家網(wǎng)（PhysOrg）等多家媒體報(bào)道。由于所做的這些創(chuàng)新工作，在微納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)領(lǐng)域，汪國(guó)睿的研究在國(guó)際上已進(jìn)入第一梯隊(duì)的行列。但成績(jī)不是一蹴而就得來(lái)的，在此背后有汪國(guó)睿的辛勤付出，更有他超乎尋常的定力與堅(jiān)韌。

科研無(wú)坦途，能在這條路上堅(jiān)持下來(lái)，汪國(guó)睿堅(jiān)韌、迎難而上的性格給了他不斷前行的力量。汪國(guó)睿坦言，好的心態(tài)是他能夠走到今天的關(guān)鍵。“讀博其實(shí)很辛苦，有很多挑戰(zhàn)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(jié)奏，不需要跟別人比，按自己的節(jié)奏來(lái)就好?！蓖魢?guó)睿說(shuō)。保持穩(wěn)定的心態(tài)，汪國(guó)?？邕^(guò)了一個(gè)又一個(gè)科研的欄桿，取得了一些不錯(cuò)的成績(jī)。雖如此，汪國(guó)睿深知仍有很多科研難題等著他去探索，為實(shí)現(xiàn)科研目標(biāo)，他有自己的節(jié)奏與計(jì)劃。

依托中科大平臺(tái)，汪國(guó)睿一方面將緊密圍繞微納米材料研究領(lǐng)域的基本力學(xué)問(wèn)題，進(jìn)一步發(fā)展基于電鏡、探針、顯微光譜、同步輻射等高精度實(shí)驗(yàn)力學(xué)檢測(cè)技術(shù)；針對(duì)不同微納米尺度材料和結(jié)構(gòu)開展原位動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試方法，探索微納米尺度材料與結(jié)構(gòu)的力學(xué)規(guī)律。此外，以深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室在合肥的正式落地為契機(jī)，汪國(guó)睿將借助這個(gè)平臺(tái)，探索低維納米材料和結(jié)構(gòu)在航天工程應(yīng)用和前沿基礎(chǔ)研究中所面臨的科學(xué)需求和基礎(chǔ)問(wèn)題，為中科大精準(zhǔn)對(duì)接深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室研究單元，為安徽積極挺進(jìn)空天信息產(chǎn)業(yè)“新賽道”，為滿足國(guó)家航天強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略需求，貢獻(xiàn)自己的智慧與力量。

根系母校，遙望未來(lái)。在夢(mèng)開始的地方，汪國(guó)睿又一次踏上了科研事業(yè)的新征程。

（責(zé)編：李莉）