材料与微波的相互作用(o)

上世纪七十年代,民用领域內 微波功率 上世纪七十年代 民用领域內,微波功率主要 民用领域內 微波功率主要 应用于食品 食品(food)与橡胶 应用于食品 与橡胶(rubber)两个行 两个行 业。不久后,微波功率在橡胶硫化技术,光纤 不久后 微波功率在橡胶硫化技术 光纤 微波功率 棒预制技术,微波等离子体刻蚀 微波等离子体刻蚀、 棒预制技术 微波等离子体刻蚀、掩膜及气相 沉积技术,陶瓷烧结技术等方面取得了突破, 陶瓷烧结技术等方面取得了突破 沉积技术 陶瓷烧结技术等方面取得了突破 发展成相应的产业,令材料学界刮目相看 令材料学界刮目相看。 发展成相应的产业 令材料学界刮目相看。 今天,微波 新材料制备与制造,材料改性 微波在 材料改性, 今天 微波在新材料制备与制造 材料改性 材料合成,材料处理等领域,扮演着极为重要 材料处理等领域 材料合成 材料处理等领域 扮演着极为重要 和不可缺失的角色,成为材料制备中一种先进 和不可缺失的角色 成为材料制备中一种先进 的加工手段。 的加工手段。
H.橡胶的硫化与脱硫 curing & desulphurization 橡胶的硫化与脱硫
I.高分子材料的固化 solidification of high molecule 高分子材料的固化 materials J.发泡材料的膨化或热处理 swelling of foaming 发泡材料的膨化或热处理 materials K.分子筛催化材料的干燥与焙烧 roasting of catalytic 分子筛催化材料的干燥与焙烧 materials L.玻璃纤维的干燥 drying of glass fiber 玻璃纤维的干燥 M.尼龙绳索的定形 formalization of nelon rope 尼龙绳索的定形 N.各种化工材料、无机粉体或颗粒材料的干燥 各种化工材料、 各种化工材料 O.中西药材的干燥 drying of medicine 中西药材的干燥 P.模具材料、建筑材料、玻璃制品、铸造型芯的干燥与 模具材料、 模具材料 建筑材料、玻璃制品、 固化 drying & solidification of mould materials Q.活性炭及炭黑的制备 active carbon making 活性炭及炭黑的制备 R.微波隐身吸波材料的制备 microwave absorb 微波隐身吸波材料的制备 materials making
E.锂电池正极材料的干燥与高温合成 锂电池正极材料的干燥与高温合成 (lithium battery positive plate materials)
(钴酸锂、锰酸锂、三元素、磷酸铁锂的干燥与合成) 钴酸锂、锰酸锂、三元素、磷酸铁锂的干燥与合成 钴酸锂
百度文库
F.人造金刚石生产工艺 人造金刚石生产工艺(artificial diamond) 人造金刚石生产工艺 (1)叶蜡石模具的干燥 叶蜡石模具的干燥 (2)石墨加触媒颗粒料的焙烧还原 石墨加触媒颗粒料的焙烧还原 (3)人造金刚石的氧化焙烧 人造金刚石的氧化焙烧 (4)人造金刚石成品的干燥 人造金刚石成品的干燥 G.稀土荧光粉的高温合成 稀土荧光粉的高温合成(RE phosphor 稀土荧光粉的高温合成 powder) (LED、灯用三基色长余辉等稀土材料的制备 、灯用三基色长余辉等稀土材料的制备)
近十年来,微波功率不仅在固态与液态物料领域跨学 近十年来 微波功率不仅在固态与液态物料领域跨学 微波功率不仅在固态 科地被广泛推广应用,而且逐渐扩大至 而且逐渐扩大至气态 科地被广泛推广应用 而且逐渐扩大至气态 和等离子态 领域中的应用,可以明显地看到下面一些诱人的潜在应 领域中的应用 可以明显地看到下面一些诱人的潜在应 用市场,具有很大的经济与社会效益 例如: 具有很大的经济与社会效益， 用市场 具有很大的经济与社会效益，例如 1.固体垃圾 包括医疗垃圾 放射性垃圾 的微波焚烧或处 固体垃圾(包括医疗垃圾 放射性垃圾)的微波焚烧或处 固体垃圾 包括医疗垃圾,放射性垃圾 理; solid waste microwave disposal 2.废棄轮胎的微波处理与加工 waste tyre disposal 废棄轮胎的微波处理与加工; 废棄轮胎的微波处理与加工 3.微波化工工程的探索 例如天然气制造乙烯 微波化工工程的探索(例如天然气制造乙烯 微波化工工程的探索 例如天然气制造乙烯); microwave chemical engineering 4.废气微波治污 如有毒气体的消解 polluted air 废气微波治污(如有毒气体的消解 废气微波治污 如有毒气体的消解); microwave prevention and decomposition 5.微波等离子体及火炬 微波等离子体及火炬(MPT)的应用 微电子及固体器件 的应用(微电子及固体器件 微波等离子体及火炬 的应用 及其它领域) 及其它领域 。Microwave Plasma Torch (MPT)
3.材料的物电特性 材料的物电特性
Physical & electrical properties of materials
3.1材料的分类 材料的分类
Classification of materials
☆按形态分: 固体 液体 气体 等离子体 液体,气体 等离子体; 形态分 固体,液体 气体,等离子体 导电率分 导体,绝缘体 电介质),半导体 绝缘体(电介质 半导体; ☆按导电率分: 导体 绝缘体 电介质 半导体 结晶分 晶体(单晶 多晶),非晶体 单晶,多晶 非晶体; ☆按结晶分: 晶体 单晶 多晶 非晶体 极化率分 极性材料,非极性材料 非极性材料; ☆按极化率分: 极性材料 非极性材料 分子量分 低分子物质,高分子物质 高分子物质; ☆按分子量分: 低分子物质 高分子物质 分子结构分 链状结构,网状结构 网状结构; ☆按分子结构分: 链状结构 网状结构
C.纳米材料的制备 纳米材料的制备(nanometer materials) 纳米材料的制备 (1)纳米硅粉熔融提纯 纳米硅粉熔融提纯 (2)纳米钨粉碳化加工 纳米钨粉碳化加工 (3)炭纳米管的制备 炭纳米管的制备 D.磁性类材料 磁性类材料(magnetic materials) 磁性类材料 (1)磁性材料粉体预烧和器件烧结 磁性材料粉体预烧和器件烧结 (2)硬磁、旋磁等铁氧体材料的烧结 硬磁、 硬磁 (3)钕铁硼稀土永磁材料的烧结 钕铁硼稀土永磁材料的烧结 (4)Ni-Zn材料的烧结 材料的烧结
2.微波功率在材料科学与工程中的应用领域 微波功率 功率在材料科学与工程中的应用领域
Microwave power applications fields in science & engineering of materials A.陶瓷类材料 陶瓷类材料(ceramic materials)
(1)电子陶瓷的干燥及粉体合成与烧结 电子陶瓷的干燥及粉体合成与烧结 (2)电瓷、日用陶瓷、建筑陶瓷的干燥与烧成 电瓷、 电瓷 日用陶瓷、 (3)结构陶瓷、蜂窝陶瓷的干燥与烧成 结构陶瓷、 结构陶瓷 (4)保温耐火材料的干燥与烧成 保温耐火材料的干燥与烧成 (5)氧化锆陶瓷的烧制 氧化锆陶瓷的烧制 (6)陶瓷卫生洁具的干燥与烧成 陶瓷卫生洁具的干燥与烧成 (7)陶瓷工艺品的烧制 陶瓷工艺品的烧制 (8)工程陶瓷制品的预烘与烧结 工程陶瓷制品的预烘与烧结 (9)微波介质陶瓷的烧结 微波介质陶瓷的烧结
微波在材料科学与工程中 的应用
Microwave Power Applications in Science & Engineering of Materials
张兆镗
Prof. Zhang Zhao tang
电子科技大学
University of Electronic Science & Technology of China
2.极性电介质 极性电介质:(polarity materials) 极性电介质 与非极性电介质相反,当无外电场时 当无外电场时,分子的正 与非极性电介质相反 当无外电场时 分子的正 负电荷重心不重合,即分子具有偶电矩,由这些 即分子具有偶电矩 负电荷重心不重合 即分子具有偶电矩 由这些 分子组成的电介质称为“极性电介质” 分子组成的电介质称为“极性电介质”。 分子结构不对称的为极性材料 如水,甲醇 乙醇 甲醇,乙醇 分子结构不对称的为极性材料,如 甲醇 乙醇, 极性材料 尿素,丙酮 蛋白质,血红蛋白 丙酮,蛋白质 血红蛋白,多乙酸乙烯酯 尿素 丙酮 蛋白质 血红蛋白 多乙酸乙烯酯 (C2H6O2),丙种血清拟球蛋白 聚氯乙烯 酚醛树 丙种血清拟球蛋白,聚氯乙烯 丙种血清拟球蛋白 聚氯乙烯,酚醛树 脂……….
B.冶金类材料 冶金类材料(metallurgic materials ) 冶金类材料 (1)粉末冶金和硬质合金材料的烧结 粉末冶金和硬质合金材料的烧结 (2)粉体或颗粒材料的锻烧或合成 粉体或颗粒材料的锻烧或合成 (3)氮化铁合金材料 氮化钒 氮化锰 氮化硅 氮 氮化铁合金材料(氮化钒 氮化锰,氮化硅 氮化铁合金材料 氮化钒,氮化锰 氮化硅,氮 化铬……)的制备与生产 化铬 的制备与生产 (4)碳酸锰焙烧 碳酸锰焙烧 (5)各种金属碳化物氮化物氧化物的焙烧与合 各种金属碳化物氮化物氧化物的焙烧与合 成 (6)金属熔融及热处理 金属熔融及热处理 (7)金属氧化矿的碳热还原 金属氧化矿的碳热还原 (8)金属硫化矿的脱琉 金属硫化矿的脱琉 (9)特种合金的制备 特种合金的制备
1.概述 概述
Introduction
二次大战后不久,美国的 二次大战后不久 美国的Spence首先发现 美国 首先发现 微波与物质的相互作用(interaction of 了微波与物质的相互作用 microwave and matters),于是他就发明了 于是他就发明了 世界上第一台微波炉 他用微波爆玉米花,观 微波炉,他用微波爆玉米花 世界上第一台微波炉 他用微波爆玉米花 观 看鸡蛋爆炸等实验,因为他是搞雷达的 因为他是搞雷达的,因此 看鸡蛋爆炸等实验 因为他是搞雷达的 因此 取名为“ 取名为“雷达炉 ”〔radar oven〕,后改名 〕 后改名 烹饪炉” 为“烹饪炉”〔cooking oven〕,最后才改 〕 最后才改 微波炉” 名为今天 的“微波炉”〔microwave oven 〕。
3.2 电介质的分类
Classification of electrical dielectric 1.非极性电介质 非极性电介质:(non-polar materials) 非极性电介质 甲烷(CH4),四氯化碳 四氯化碳(CCl4), 丙烯 如氩,碳,CF4,甲烷 碳 甲烷 四氯化碳 (C8H8),聚乙烯 聚四氟乙烯 聚苯乙烯 石蜡 地蜡 聚乙烯,聚四氟乙烯 聚苯乙烯,石蜡 地蜡, 聚乙烯 聚四氟乙烯,聚苯乙烯 石蜡,地蜡 矿物油,聚异丁烯 未硫化的橡胶…….. 聚异丁烯,未硫化的橡胶 矿物油 聚异丁烯 未硫化的橡胶 所有碳氢化合物都是非极性或弱极性物质,如 所有碳氢化合物都是非极性或弱极性物质 如 物质 其中的氢原子为卤族元素或OH,NH2,NO2基团 其中的氢原子为卤族元素或 所取代时,就变成极性化合物了 就变成极性 所取代时 就变成极性化合物了 。
☆低分子材料分为：晶体与非晶体; 低分子材料分为：晶体与非晶体 分为 高分子材料分为 结晶结构与无定形结构; 分为： ☆高分子材料分为：结晶结构与无定形结构 也可分为天然与人工合成两类;前者如纤维素 前者如纤维素, 也可分为天然与人工合成两类 前者如纤维素 橡胶,纸张 纸张…等 后者如塑料 合成纤维,人 后者如塑料,合成纤维 天然 橡胶 纸张 等,后者如塑料 合成纤维 人 造涂料…等 造涂料 等。 链状高分子物质特点 具有可溶性,易于加工 特点: 易于加工,可 ☆链状高分子物质特点 具有可溶性 易于加工 可 反复使用,具有热塑性 反复使用 具有热塑性; 具有热塑性 网状结构物质特点 具有不溶或不熔性,有较大 特点: ☆网状结构物质特点 具有不溶或不熔性 有较大 強度和硬度,具有耐热性 耐溶性。 強度和硬度 具有耐热性,耐溶性。 具有耐热性 耐溶性