目前已发现利用微波辐射加热进行的有机合成反应主要有Diels
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微波技术在化学领域中的应用
2在金属有机化学反应中的应用 利用微波炉加热进行金属有机化学反应也有明显的效果。一些金属
配合物的合成,传统方法需数小时完成,而在微波条件下仅需数十分 钟即可完成。Mingos[7]利用微波炉通过氢键和配位键的结合制备了 有机金属配合物,成功实现了有机金属配合物的。 由组装,给金属有 机化学反应注入了新的活力。Baghurst等人采用微波常压合成技术 合成了铑和铱的二烯烃化合物和“三明治”型的阳离子化合物,并由 此改进了微波常压反应系统,使之与有机合成反应装置更接近且具有 实用性,可以使大多数常规化学反应在微波条件下进行
有似光性。这样利用微波就可以获得方向性好、体积小的天线设备,用于接收地面上或宇宙空间中各种
物体反射回来的微弱信号,从而确定该物体的方位和距离,这就是雷达导航技术的基础。
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二是穿透性。微波照射于介质物体时,能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱
中惟一能穿透电离层的电磁波(光波除外)。因而成为人类外层空间的“宇宙窗口”;微波术在化学领域中的应用
1在有机合成中的应用
由于极性有机化合物分子受微波作用后可以通过偶极旋转被加热,所以 许多有机反应在微波辐射下可以高效率地完成。目前,催化有机合成反应的 方法有三种:(1)物理催化(2)化学催化(3)生物催化。利用微波技术, 通过控制反应条件,可以使许多有机反应的速度提高数倍,一些反应甚至比 传统加热方法快上千倍。
体,成为医学透热疗法的重要手段;毫米波还能穿透等离子体,是远程导弹和航天器重返大气层时实现
通信和末端制导的重要手段。
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三是信息性。微波波段的信息容量是非常巨大的,即使是很小的相对带宽,其可用的频带也是很宽
的,可达数百甚至上千兆赫。所以现代多路通信系统,包括卫星通信系统,几乎无例外地都是工作在微
波波段。此外,微波信号还可提供相位信息、极化信息、多普勒频率信息。这在目标探测、遥感、目标
特征分析等应用中是十分重要的。
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四是非电离性。微波的量子能量不够大,因而不会改变物质分子的内部结构或破坏其分子的化学键,
所以微波和物体之间的作用是非电离的。而由物理学可知,分子、原子和原子核在外加电磁场的周期力
作用下所呈现的许多共振现象都发生在微波范围,因此微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有
产品质量接近或达到世界先进水平。随着科学技术的迅猛发展,微波技术的研究向着更高频段──
毫米波段和亚毫米波段发展。
微波的特性
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一是似光性。微波波长非常小,当微波照射到某些物体上时,将产生显著的反射和折射,就和光线
的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似,能像光线一样地直线传播和容易集中,即具
想到将这种电磁波用于通信,他的实验仅证实了麦克斯韦的一个预言──电磁波的存在。20世纪初
期对微波技术的研究又有了一定的进展,1936年4月美国科学家South Worth用直径为12.5cm青铜
管将9cm的电磁波传输了260m远,波导传输实验的成功激励了当时的研究者,因为它证实了麦克
斯韦的另一个预言──电磁波可以在空心的金属管中传输,因此在第二次世界大战中微波技术的应
进一步迅速发展,不仅系统研究了微波技术的传输理论,而且向着多方面的应用发展,并且一直在
不断地完善。我国开始研究和利用微波技术是在20世纪70年代初期,首先是在连续微波磁控管的研
制方面取得重大进展,特别是大功率磁控管的研制成功,为微波技术的应用提供了先决条件。20世
纪80年代,我国开始生产微波炉,到目前为止,已经发展有家用微波炉、工业微波炉等系列产品,
用就成了一个热门的课题。战争的需要,促进了微波技术的发展,而电磁波在波导中传输的成功,
又提供了一个有效的能量传输设备,微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于
制造出了第一台微波雷达,工作波长在10cm。在第二次世界大战期间,由于迫切需要能够对敌机
及舰船进行探测定位的高分辨率雷达,大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后,微波技术
微波技术的发展
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微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz~300GHz范围之间的电磁波,因为它的波
长与长波、中波与短波相比来说,要“微小”得多,所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同
于其他波段的重要特点,它自被人类发现以来,就不断地得到发展和应用。19世纪末,人们已经知
道了超高频的许多特性,赫兹用火花振荡得到了微波信号,并对其进行了研究。但赫兹本人并没有
微波技术在化学领域中的应用
3微波技术在高分子化学中的应用
微波技术应用于高分子化学领域的研究较多,在聚合物合成、交联、固化 等方面都有成功的应用。如甲基丙烯酸-2-羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯 等己烯基类单体的自由基聚合反应,聚酰胺酸的亚胺化反应,芳香二胺和芳 香二羧酸合成芳香聚酰胺的缩合反应,引发聚醚反应、聚烯烃的交联反应, 聚氨酯的固化反应以及聚氨酯的合成反应等。这些反应除可以显著缩短反应 时间,有些性能还明显优于传统加热方法。如聚氨酯经微波辐射形成膜的硬 度较传统方法有明显提高,丙烯酸类树脂在微波辐射下3~8min就可固化出物 理 本文来自文秘114 性能优于传统方法的树脂固化物。龙明策[9]等采用以淀 粉、丙烯酸为主要原料,开展了以微波辐射合成高吸水性树脂的工艺研究, 合成了吸水率为735g/g的高吸水性树脂,比传统加热方法节省时间数10倍以 上,操作易于控制且“三废”排放极少。
目前,已发现利用微波辐射加热进行的有机合成反应主要有Diels-Alder反 应、、酯化反应、重排反应、Knoevenagel反应、Perkin反应、 Reformatsky反应、 eckmann反应、缩醛(酮)反应、、Witting反应、羟 醛缩合、开环、烷基化、水解、氧化、烯烃加成、消除反应、取代、成环、 环反转、酯交换、酰胺化、脱羧、聚合、主体选择性反应、自由基反应及糖 类反应等,几乎涉及了有机合成反应的各个主要领域,这些反应在微波辐射 下均大大提高了反应效率。如反式丁烯二酸与甲醇的酯化反应,微波作用下, 回流50min,产率为85,而传统方法需8h[5]。