第3集 钟端玲博士的实验(中文)

 Dr.Deborah Chung，钟端玲博士
    负阻效应的发现及概况（网上有更详细的介绍）。钟博士在专利的问题上被打压。

 



1998年7月9日 纽约州立大学水牛城分校 机械及航天工程系教授Deborah Chung博士
在第五届国际复合材料会议上作主题报告时指出
她在复合材料的碳纤维层接触部 观测到了负电阻现象
Chung教授 享有纽约州立大学水牛城分校 材料研究院 尼亚加拉莫哈克荣誉席位
在智能材料及碳复合材料领域国际知名
有关该研究的论文通过同级评审后发表于某期刊  水牛城分校当时也提出了专利申请
传统科学家也很快地站出来说 负电阻 是违背物理及热动力学定律的
还有些人认为 所谓负电阻 可能是在无意中做出了个小电池 如此而已
Chung教授是美国聪明材料领域的顶尖科学家 享誉全球
她的团队用了一年时间在实验室测试该(负电阻)效应  以下是关于她的故事
纽约州立大学水牛城分校北校区
机械及航天工程系
建筑物名称
Energetic Productions LLC出品
能否解释下 “空间能”  是啥意思？
\c&H35C6FC&}系列片 《空间能》
我的意思是 我不想让别人认为 我背书了该种观点
不会的 你说你的 我不会给你惹麻烦......
第三集
哲学博士 Deborah Chung
教授  国家电网加授荣誉教授衔
我想表明 不要误认为我 默认 了该观点
我们只会涉及实验及实验现象   那就好
我们的目的不是来让你来背书  我们只是探究知识   那就好
我从事材料研究工作已届三十个年头
我在加州理工学院学习期间接触到了材料科学
我当时主修的是电工程 做研究的过程中开始对材料科学产生兴趣
材料学科涉及的科学门类很广且具相当的实用性  这是我喜欢它的原因
从加州理工毕业后 我到了麻省理工学院读研究生 材料为主研方向
在麻省理工  我首次接触到了碳材料研究
此后至今的30年期间 碳材料一直是我的主研方向
碳材料很多 诸如石墨\碳纤维\碳纤维复合材料\活性炭\钻石\纳米管......
其应用领域也很广
我一直在研究这些材料的各种特性
我不仅研究其结构特性 还研究其功能特性 比如说电方面的特性......
其结构特性与电特性之间的关系......
材料的电磁特性 温度对材料的影响等
从碳纤维聚合物基复合材料及实际应用角度出发  碳纤维是碳材料中最重要的
Polymer Matrix Composites聚合物基复合材料
Epoxy环氧树脂  Polymer Matrix聚合物基质
聚合物基质的主要的成分是环氧树脂
这就是碳纤维样本
看起来像头发 但比头发要细很多
全都是碳 没其它成分
它很轻  在这个方向上 其硬度和强度都很高
作为材料的增强体非常有效
可将碳纤维嵌入基质材料中
如将其嵌入聚合物基质  当聚合物固化后  就能得到这样的复合材料
因这种复合材料重量轻 且强度/硬度高  被广泛用于飞机结
相较于钢铁 这种材料的重量要轻得多
用这种材料可节约燃料
当今 该材料的应用已从飞机扩展到了汽车  甚至已应用于网球拍 钓鱼竿
至今 该材料主要还是应用于结构方面
因为我有电工程方面的背景  我还对该材料的电特性进行了研究
一般来说 搞结构材料的不会去研究其电方面的特性
通过研究 我发现了些有趣的现象
其电特性与纤维的方向有关  这些纤维都是按方向排列的
做复合材料时 纤维排列方向对复合材料各方向的电特性都会有影响
不仅其纵/横方向的特性不同  其垂直方向的特性也不同
这种材料是一层层叠加的 几千根碳纤维垂直叠加构成每一层的厚度
每个碳纤维层称为：层
Ply/Lamina层/薄层
这些碳纤维层叠加起来 通常施以热压 即可得到这种复合材料
Through Thickness Direction贯穿方向
我们称该垂直方向为贯穿方向
我研究最多的是该贯穿方向的电特性
因为该方向与碳纤维层垂直  先期 对该方向根本没在意
但我发现该方向的电特性很特别
该方向的导电性取决于层之间纤维的接触程度
层之间纤维的接触度 可通过碳纤维层的制作过程来控制
比如说 在不同温度下施加不同的压力
Curing Presure固化压力
在制作或固化过程中施加的温度及压力 称为 固化压力
固化压力对层之间的纤维接触度影响很大
Laminate层压材料  片中指该碳纤维复合材料
因此 该层压材料的制作方式对该材料贯穿方向的导电性影响很大
我用不同固化压力做了几种材料 并对其导电性差异进行了研究
也就是说 这些材料 其层与层之间碳纤维的接触度不同
研究发现 该材料的导电性与固化压力呈相关性 不是偶然相关 而是一贯相关
为研究该复合材料贯穿方向的导电性特征  也就是这个方向
我们用两层碳纤维材料做实验
我们用一层与另一层十字相交
横向的这层置于纵向这层的上面
90度相交
这里是接合部
将结合部固化  也就是 用热压将这个结合部做成两层碳纤维构成的复合材料
施压方向为垂直方向
做成十字相交样式 是为了利用伸出的碳纤维层作为导电引脚
这样 电流可通过接合部 也可测量接合部层间的电压
这里有4个导电引脚
我们可以用两个引脚通电流 另外两个引脚用来测量电压
这个样本  A/C用于通电 B/D用于测电压
电流从上层这个引脚进入 到结合部后垂直流向下层 再沿下层引脚出来
这是电流的路径
碳纤维的导电性比聚合物要强得多  聚合物基本上是个绝缘
在该电路中 电阻主要来自接合部间
电压通过测量B/D两引脚获得
理想电压表应该不能让电流通过
我们假设这两个脚没电流通过
这样 B点的电压=接合部顶端的电压
D点的电压=接合部底端的电压
B/D间的电压差=接合部顶底两端间的电压
电压除以电流则为电阻
Contact Resistance“接触电阻”
这里 计算出的电阻称为“接触电阻”  也就是接合部间的电阻
Contact Resistativity“接触电阻率”
该“接触电阻”乘以 接合部面积（称为“接触面积”）可得出 “接触电阻率”
which is a geometry independent parameter that describes the nature of this interface
这个非几何参数 反映了该接合部的属性
提个问题    好的
这个接合部  是用了胶水 或 环氧树脂 还是仅用压力固化在一起的？
只是叠在一起......
The epoxy is already surrounding the fibers
不过 碳纤维周围有环氧树脂
Each lamina already has the resin, tacky resin
每层都有胶粘树脂
..lay two tacky strips  one on top of the other... epoxy will cure & they'll stick together
将该两条带粘性的层叠上后热压  环氧树脂会固化使两层粘在一起
这是一种普通的制作方式
Curing process固化过程
仅在固化过程施加压力吧？
是的 仅在固化过程  制作完成后不再施热施压
明白了  谢谢！
嗯......
这是个实物样本
这条是底层
这条是顶层
这里是两层的接合部
我们关注的是该接合部的“接触电阻”
也就是与纸张垂直方向的电阻
我们从这端向这端输送电流
电流到接合部后向下 再沿底层的这个引脚流动
供给电流的同时 测量这两条引脚间的电压
这个样本呈现的特征与传统理论一至
 当供给的正相电流增加 电压也呈正相并相应增高
也就是电流与电压正相关 呈正斜率线性关系
This is the classical positive resistance situation
它呈现的是传统的正电阻现象
制作时施加压力相当小 也就是层间接触度不高 的样本 都呈现这种特性
刚才你说的压力相对较小  具体是在什么范围？
好的
这是我论文上的数据
Mega Pascal=Mpa=兆帕=1百万帕    帕是压强单位
单位是兆帕
0.13兆帕属于低固化压力  而1.4兆帕属于高固化压力
在此 固化压力的高低是个相对的概念 1兆帕=145PSI 其绝对值并不
用相对较低的固化压力制作的碳纤维复合材料 呈传统的正电阻现象
现在马上开始演示
first author 第一作者   第一作者可以有多个
这位是王博士 是我的搭档  他是该论文的第一作者
演示由他操作
整个过程都是自动的 结果会从(屏幕显示出来)......
He is going to crank up the current
他会手动输入电流
输入后 系统会自动收集电流/电压数据 并在屏幕显示
现在开始吧
等等......
现在他正在输入电流
上面的曲线代表电流 下面的曲线代表电压
因为是手动控制输入 曲线不太平滑
现在显示的是电流与电压的曲线对比
很明显 它们之间是正斜率线性关系
很标准的曲线   是的
典型的电流与电压之间的关系   是的
演示所用的样本 其固化压力是多少？
较低的固化压力  0.13兆帕左右
用的是通常的碳复合材料及固化方式？
所有样本都是一样的 全是常规方式制作  只是固化时施用压力不同
好了  现在我们开始做较高固化压力样本的演示
换样本了？  是的
这是第二个样本  制作时施用的是较高的固化压力
固化压力1.4Mpa  比前样本高约10倍
演示方式与前面一样 
像这样输入电流 并测量这两条引脚间的电压
现在开始吧
他正在手动控制输入电流
上图曲线为电流  下图曲线为电压
我们可以看到  电流上升时 电压在下降 呈负相关关系
图表反映出的 电流与电压之比 为负斜率曲线
This is what we call {\c&H3DC8FC&}apparent negative resistance
我们称其为 表象负电阻
我认为 这不是真实的负电阻
所以 我称其为 表象负电阻
我认为该现象的发生 与电流的回流有关
当电子从上层向下层移动时
电子有从下层向上层回流的趋向
This backflow is driven by entropy 物理学上指热能除以温度所得的商
这种回流是由 熵 导致的  就像聚变反应 聚变反应也是由熵导致的
熵导致的电子回流造成回流电流
Under certain situation the backflow can appear to dominate
在特定情况下 回流似乎占主导地位
当回流占主导地位时 表象负电阻现象就会发生
我认为该现象是由熵导致的 所以我称其为表象
真正的负电阻应该由能量而非熵导致
如果是真正的负电阻 负电荷应该使电压曲线走向图表的负值区间
只有能量导致的负电阻才会那样
刚才的演示 负电阻现象由熵导致而非能量
熵导致电流回流趋势  电流回流导致表象负电阻现象的发生
What led you to look at this particular set of parameters with these materials?
为啥会选择研究这些特定的参数呢？
国家电网是水牛城分校的主要支助人 Chung教授的荣誉头衔也由国家电网授予  提问应与该背景有关
是啥促使你研究该材料的电流/电压特征？ 与你的工作内容相关吗？
你说过 你的主研方向是复合材料的电特性
你问的问题很好
我对结构材料的电特性很感兴趣 似乎有点怪怪的
我的目的是想搞出聪明复合材料 多功能复合材料
我想利用电特性作为一种信息指标 这样 结构材料本身就具备感应功能了
可以感应到材料是否损坏/变形 感应到温度的变化等
结构材料具备自感应能力要比将感应器置入材料 要好得多
echanical property力学性能
置入感应器 好比在材料上开了个洞 材料的结构力学性能会下降
修复也很困难 造价也更好 且只有装了感应器的地方才能感应
而自感应材料 感应能力遍布全身
这就是我研发多功能复合材料的动力
其应用领域......
 可用来做 多功能复合材料
 利用该现象使这种结构复合材料具备电磁或磁特性
从科学角度出发 最具关注价值的是 可通过调节得到不同电特征的材料
 可通过调整 比如说固化压力\N使材料具备从正电阻到负电阻这个区间 任意位置的电特征
能根据需要 使材料获得不同的电导性 是该实验最值得探究的地方
1998年9月1日 水牛城分校 技术转让负责人Richard Lohrman在回复某美国著名公司时写到：
Chung博士披露了某种碳复合材料中存在负电阻效应 感谢大家对此所表现出的兴趣
鉴于Chung博士及本校某系正在进一步核实探究该研究结果 目前 不会开放该发明应用于商业
: 这个已经有专利了吧
: 没有 没有专利保护
: 能问下原因吗？这年头啥都申请专利  ......
: 额... 是否申请专利不是我一个人说了算的  程序上得通过本校
: 额...  吖... 
: 没有申请专利
: 你应该是于1998年在拉斯维加斯公布这些结果的吧   是的
: 今天演示的应该就是你那时讲的吧   是的
: 是不是意味着这些知识已经成为公众共有？  是的
:因无产权保护 如有人想继续研究 并不需要获得你所在大学的许可吧
: 是的  没错   任何人都可以善意应用吧    是的
我记得有段时间你们大学准备将该成果以许可证形式转让  对吗？
本校曾经打算申请专利  最终还是放弃了
这是否仅为孤立现象？ 还是可在其它领域应用或在其它方面值得进一步研究？
现在你已知道压力的改变可导致表象负电阻
是否有打算将研究扩展到其它领域？ 或 研究其它模式的应用？
可以研究用环氧树脂之外的其它基质
我试过用水泥做基质 呈现的特征相似
你刚才说水泥  意思是胶黏......？
不对  是真正的水泥   噢   真水泥哈......
我认为最简单的应用是把它当作电子元件
一种能呈现这种电特征的电子元件
: 它是什么就用作什么  是的
: 把它当电子元件用就是了
: 可以做出不同参数的系列电子元件
: 有没有人向你打听相关的问题？ 将它用作电子元件
: 没有？
: 嗯...... 打听的人不多
: 非常感谢！
: 没关系  谢谢！
: 你看起来不错  啥？  你很好看    呵呵......谢谢！
: 你觉得Chung的研究成果怎样？
: Tom Bearden： 退役中校/物理概念学者
: 她做的负电阻绝对是真实的
: 我判断 有人给上了紧箍咒
: 她申请过专利 当时诸事顺利
: 突然间 一切都沉寂下来
: 这种现象表明 有人已将之用于保密项目
: 这是我的看法  我在航天项目干过  知道他们如何运作
: Their work was funded as I understand probably by angencies would in fact do that
: 据我判断 该项目可能是由相关部门支助的
: 已有多个独立研究人士复制出该反常效应 非常明朗  这是片值得深入研究的沃土
: 画面箭头不断向下寓意可到达负值区？
: 如将负能量纳入分析 Chung的异常电阻现象也就不难解释了
: 负能量并不是什么新概念 原子核粒子靠负能量结合在一起
据狄拉克场论 当电子离开 狄拉克海 形成电流 电子留下的“穴”会形成负能量流 其工作方式与传统电流相反
科学文献显示 电场可从 狄拉克穴理论定义的真空状态 获取能量
见Dan Solomon博士2006年刊于Physica Scripta第74期第117-122页的论文
以及他1999年后发表的其它文章
斯坦福大学    加州
1930年代晚期 斯坦福大学是美国海军Network Analyzer 项目大本营  项目由通用电气及其总工Gabriel Kron负责
 他们用Network Analyzer分析海军舰队通信  电源切断后 Analyzer内的负电阻可自供电
 Gabriel Kron在文献中多次引用了该项目情况
 1945年1月Gabriel Kron在著名学术期刊Physial Review发表文章
 在该文引言部分 他用非常肯定的语气提到Network Analyzer项目有负电阻：
 虽然在网络分析装置上可以使用负电阻......"
 Kron于1945年3月发表在 Applied Physics期刊上的文章也间接提到了他在负电阻上取得的成功
 我18岁时独自来到美国学习
 进了加州理工学院
当时只有4个女研究生 我是其中之一 one of the four first woman graduates of that University
 除了其它方面的诸多成就  她还是位训练有素的钢琴演奏家
 这是水牛城大学 2008年9月19日 第19届 “学习日”上  Chung博士的音乐会演讲
 演讲主题为：科学 音乐 生活---一位科学家的追求
 某喇嘛也出席并演讲

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