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1、2005.No.12陶瓷 ·11·微波辅助加热技术的应用及现状段碧林 曾令可 刘平安 税安泽 王 慧 张海文(华南理工大学材料学院 广州 510640)摘 要 微波辅助加热是一种比微波加热更有优势、应用更广的新型加热技术,它解决了微波加热带来的一系列问题;笔者简要介绍了微波辅助加热的基本原理、特点以及目前的设备,分析了微波辅助加热存在的不足及一些建议。关键词 微波辅助加热 陶瓷烧结 温度梯度 吸波TheApplicationandStatusofMicrowave-assistedFiringTechnologyDuanBilin,ZengLingke,LiuPingan,Shui
2、Anze,WangHui,ZhangHaiwen(CollegeofMaterialsScienceandEngineerang,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,510640)Abstract:Microwave-assistedfiring,whichwillbeusedmorewidelyandevenmorepreferablethanonlymicrowacefiringtechnology,isanoveltechnology.Ithassolvedaseriesoftroublesbroughtbymicrowave
3、-onlyfiring.Thebasictheories,technologicalcharactersticandpresentequipmentsofmicrowave-assistedfiringweresimplyintroducedinthispaper.Andtheshortcomingsofmicrowave-assistedfiringwereanalysed,too.Thensomeadviceswereputforward,too.Keywords:Microwave-assistedfiring;Ceramicssintering;Temperaturegra
4、dient;Absordmicrowaveenergy等,并且一些已经实现了工业化生产,如英国的EA[12] 前言Technology公司制造了微波辅助烧结隧道窑,每天有15t产品的生产能力。在国内,开展这项工作的非常所谓微波通常是指频率在300MHz到300GHz的少,只有中国科学院上海陶瓷研究所的Ying-Jie[1][13]电磁波,即波长范围从1m到1•,介于无线电波和Zhu等利用微波辅助技术制备了棒状和线状的单晶红外线之间。人们最早利用微波,就是其在通讯领域纳米碲。因此在我国利用微波辅助加热技术具有非常的作用,而在非通讯领域中的应用却比较晚,微波加热大的研究潜力和应用前景。
5、[2]干燥起始于40年代,在60年代得到迅速发展,微波加热技术最初主要应用于低温,逐渐人们将微波加热1微波加热原理及微波辅助加热的特从低温推广到高温领域,试图利用微波能高温加热或点烧结陶瓷材料,从而产生了微波烧结技术。最早利用[3]微波烧结技术则是在60年代末,由WRTinga等做的陶瓷材料用微波烧结的探索和实验并取得了成功。1.1 微波加热原理[4]微波加热与传统加热方式不同,传统加热是从物到70年代中期,由法国的Berteaud和Badot首先对微波烧结技术做了一系列相关的研究并取得了一定的成质外部开始加热,通过物质的热辐射、热对流和热传果和进展,而首先报道微波辅助合成技术的是
6、在1986导,把热量传到内部;而微波加热正好相反,它是从物[5～6]年。通过近十几年的研究与发展,微波合成技术质内部开始加热,再由内部传到外部。的利用已经取得了长足的进展,特别在国外,已经成功微波与物质相互作用,会产生反射、吸收和穿透现烧结和合成出各种有机材料、无机材料、金属材料以及象,这取决于材料本身的几个主要特性:介电常数ε′、[7]2复合材料,如La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O2.815β,′-SiAlON介电损耗因子ε″、比热、形状和含水量的大小等。因此[8][9][10][11],MgPAl2O3复合材料,Ni0.8Zn0.2Fe2O4,MWO4不是所有的物
7、质都能与微波能产生热效应,一般物质·12·陶瓷 2005.No.12按其微波作用效果大致可以分为3类,如表1所示。的穿透性(穿透深度用D表示)直接影响到微波加热这就是微波对物质加热的选择性效应,理论上说,只有的均匀性,穿透深度D可表示为:极性分子(偶极子)才能被微波极化而产生热效应。而λD=(2)对于吸波物质来说,介质吸收的微波功率Pa与该处的πε′tgδ电场强度E和频率f有关:其中λ为微波波长,由(2)表明,一般吸收性介质的穿2透深度大致和波长为同一数量级。以915
