试论微波技术在材料化学中的原理及其应用进展

王睿博

摘 要：微波技术是材料化学领域中应用最为广泛且有效的科学技术之一，能够有效提高各种材料的质量，促进化工产业进步，同时还在人们生活中得到了应用，提高了人们的生活质量，加快了我国社会发展速度，所以深入了解微波技术是非常必要和重要的。对此，本文作者根据自己微波技术及材料化学的了解，探讨了微波技术在材料化学中的原理及其应用进展。

关键词：微波技术；材料化学；原理；应用进展

随着经济水平及科学技术水平的提高，很多先进的高科技技术被应用到社会生产及人们的生活中，而微波技术作为现时代较为先进的科学技术，也同样在该形势影响下被应用到了人们生产及生活的方方面面，在很大程度上方便了人们的生活，提高了人们的生活质量，足以见得微波技术对社会生产及发展的重要性。很多资料显示，微波技术在材料化学中的应用最为广泛，对化学化工产业发展起到了不可代替的推动作用，所以下文先简单概述了微波技术作用（包括加热作用和非热效益），然后在此基础上分析了微波技术反应装置及其在材料化学中的应用。

1 微波技术作用的简单概述

1.1 微波技术的加热效果

首先，微波技术中因为其中电磁场的存在，粒子受到电磁场的作用，在高速中的转动速度每秒可以达到数亿次甚至数十亿次，这样快速运动会使材料内部发生能量的转变，多个粒子的高速运转，从而导致材料本身发热。其次，材料单位体积内吸收的微波与材料本身的体积成正比，受材料本身和单位体积的影响，物质材料本身的物理性质对微波的吸收程度影响较大，因为物质本身具有一定的比热容性质，吸收微波后，在微波的作用下，会导致物质本身内部粒子运动速率的加快，从物理角度来讲，物质内部分子的运动速度越快，在单位体积内产生的能量转换为热能，从而造成物质材料的加热效果，这也是微波技术在物质加热方面的原理[1]。

1.2 微波技术的非热效益

物质吸收微波后，物质基础内部的分子转动速度加快，在单位体积内，分子之间碰撞的几率也会大大增强，这就在一定程度上导致了物质结构本身的不稳定性，热能是分子碰撞产生能量的一种表现形式。当物质吸收微波后，分子的快速运动产生的能量大于物质本身化学反应的活化能时，那么在该环境下，物质中的化学性质也会大大增强，具体表现为化学反应速率加快，同一反应的时间缩短等，这也是受到了微波的影响。

2 微波反应装置

现代实验室中很多都会配置微波装置，因为微波技术对现代化学反应的影响与其它条件相比有较好的优越性，而且根据不同的实验需要，微波技术可以应用于多种不同的化学反应。而且微波化学实验系统是现代实验项目中较科学的一种，可以在可视化的屏幕下监视反应的情况，实时检测实验的稳定性，但是因为微波技术对物质分子的影响程度较大，实时测温效果可能达不到理想的连续检测效果。现代随着微波技术的大量应用，很多简易的科学实验可以根据实时条件，利用家用微波炉等微波装置进行实时操作。

3 微波技术在材料化学中的应用

3.1 在有机合成中的应用

在常见的化学反应中，微波技术一般应用于化合物的合成，这其中利用微波技术中的改变分子的运动速率，在同等条件下，相同的物质合成，微波技术所需要的时间会大大缩短，最终获得的目标产物的收率会有良好的提升，而且在反应过程中所需要的其他参与反应的耗量也会减少。如利用微波法制备N-芳基含氮化合物，如果存在醋酸铜，用聚苯乙烯-二醇做为载体，用苯基硼酸做为芳基试剂，进行N-芳基杂环化合物的制备，微波作用5秒后即可收到较高的收率，产品的纯度也较高，比常规外加热法的用时更短，收率更高[2]。

3.2 在高分子材料中的应用

在有机高分子中，微波技术的应用也很广泛，因为物质吸收微波后导致着物质本身内部的分子活动性加强，在高分子材料合成或者分解都可以大大提高一般化学反应的效率，而且相对而言传统的高分子材料合成中，需要热能高于活化能才能使旧键断裂，在催化剂的催化作用下，合成目标产物，这其中会造成很大的能量流失，而且整个反应稳定性较差，运用微波技术则会大大改善这一弊端。

3.3 在无机领域中的应用

在无机化学中，微波技术的应用更为广泛，以金属回收为例，三氧化二铝的化学稳定性较好，可作为单质金属的保护层，但对于铝金属的回收一般采用电解法来进行分离，这种方法对环境有一定的危害性，而且需要消耗大量的电能，而利用微波技术则可以通过对三氧化二铝进行微波加热，破坏原有的分子结构的稳定性，从而达到回收金属单质的目的。微波技术还能够进行结构重组，增强物质稳定性方面也有很好的作用，如镀层等。

4 结语

总而言之，微波化学是一门交叉学科，具有很强的综合性，微波技术就是在微波化学的基础上研发而来，因此能够应用于材料化学中，但是由于其应用及研究较晚，存在着许多需要进一步研究的方面如非熱效应，此外微波化学的试验研究手段也要进一步深入研究，所以上文对材料化学中微波技术的应用原理及发展进行分析显得非常重要的。

参考文献：

[1]王冠.试论微波技术在材料化学中的原理及其应用进展[J].西部皮革，2018（04）：65.

[2]谢文彬.微波技术原理及其发展与应用[J].科技资讯，2017（36）：207+209.