試論微波技術在材料化學中的原理及其應用進展

王睿博

摘 要：微波技術是材料化學領域中應用最為廣泛且有效的科學技術之一，能夠有效提高各種材料的質量，促進化工產業進步，同時還在人們生活中得到了應用，提高了人們的生活質量，加快了我國社會發展速度，所以深入了解微波技術是非常必要和重要的。對此，本文作者根據自己微波技術及材料化學的了解，探討了微波技術在材料化學中的原理及其應用進展。

關鍵詞：微波技術；材料化學；原理；應用進展

隨著經濟水平及科學技術水平的提高，很多先進的高科技技術被應用到社會生產及人們的生活中，而微波技術作為現時代較為先進的科學技術，也同樣在該形勢影響下被應用到了人們生產及生活的方方面面，在很大程度上方便了人們的生活，提高了人們的生活質量，足以見得微波技術對社會生產及發展的重要性。很多資料顯示，微波技術在材料化學中的應用最為廣泛，對化學化工產業發展起到了不可代替的推動作用，所以下文先簡單概述了微波技術作用（包括加熱作用和非熱效益），然后在此基礎上分析了微波技術反應裝置及其在材料化學中的應用。

1 微波技術作用的簡單概述

1.1 微波技術的加熱效果

首先，微波技術中因為其中電磁場的存在，粒子受到電磁場的作用，在高速中的轉動速度每秒可以達到數億次甚至數十億次，這樣快速運動會使材料內部發生能量的轉變，多個粒子的高速運轉，從而導致材料本身發熱。其次，材料單位體積內吸收的微波與材料本身的體積成正比，受材料本身和單位體積的影響，物質材料本身的物理性質對微波的吸收程度影響較大，因為物質本身具有一定的比熱容性質，吸收微波后，在微波的作用下，會導致物質本身內部粒子運動速率的加快，從物理角度來講，物質內部分子的運動速度越快，在單位體積內產生的能量轉換為熱能，從而造成物質材料的加熱效果，這也是微波技術在物質加熱方面的原理[1]。

1.2 微波技術的非熱效益

物質吸收微波后，物質基礎內部的分子轉動速度加快，在單位體積內，分子之間碰撞的幾率也會大大增強，這就在一定程度上導致了物質結構本身的不穩定性，熱能是分子碰撞產生能量的一種表現形式。當物質吸收微波后，分子的快速運動產生的能量大于物質本身化學反應的活化能時，那么在該環境下，物質中的化學性質也會大大增強，具體表現為化學反應速率加快，同一反應的時間縮短等，這也是受到了微波的影響。

2 微波反應裝置

現代實驗室中很多都會配置微波裝置，因為微波技術對現代化學反應的影響與其它條件相比有較好的優越性，而且根據不同的實驗需要，微波技術可以應用于多種不同的化學反應。而且微波化學實驗系統是現代實驗項目中較科學的一種，可以在可視化的屏幕下監視反應的情況，實時檢測實驗的穩定性，但是因為微波技術對物質分子的影響程度較大，實時測溫效果可能達不到理想的連續檢測效果?，F代隨著微波技術的大量應用，很多簡易的科學實驗可以根據實時條件，利用家用微波爐等微波裝置進行實時操作。

3 微波技術在材料化學中的應用

3.1 在有機合成中的應用

在常見的化學反應中，微波技術一般應用于化合物的合成，這其中利用微波技術中的改變分子的運動速率，在同等條件下，相同的物質合成，微波技術所需要的時間會大大縮短，最終獲得的目標產物的收率會有良好的提升，而且在反應過程中所需要的其他參與反應的耗量也會減少。如利用微波法制備N-芳基含氮化合物，如果存在醋酸銅，用聚苯乙烯-二醇做為載體，用苯基硼酸做為芳基試劑，進行N-芳基雜環化合物的制備，微波作用5秒后即可收到較高的收率，產品的純度也較高，比常規外加熱法的用時更短，收率更高[2]。

3.2 在高分子材料中的應用

在有機高分子中，微波技術的應用也很廣泛，因為物質吸收微波后導致著物質本身內部的分子活動性加強，在高分子材料合成或者分解都可以大大提高一般化學反應的效率，而且相對而言傳統的高分子材料合成中，需要熱能高于活化能才能使舊鍵斷裂，在催化劑的催化作用下，合成目標產物，這其中會造成很大的能量流失，而且整個反應穩定性較差，運用微波技術則會大大改善這一弊端。

3.3 在無機領域中的應用

在無機化學中，微波技術的應用更為廣泛，以金屬回收為例，三氧化二鋁的化學穩定性較好，可作為單質金屬的保護層，但對于鋁金屬的回收一般采用電解法來進行分離，這種方法對環境有一定的危害性，而且需要消耗大量的電能，而利用微波技術則可以通過對三氧化二鋁進行微波加熱，破壞原有的分子結構的穩定性，從而達到回收金屬單質的目的。微波技術還能夠進行結構重組，增強物質穩定性方面也有很好的作用，如鍍層等。

4 結語

總而言之，微波化學是一門交叉學科，具有很強的綜合性，微波技術就是在微波化學的基礎上研發而來，因此能夠應用于材料化學中，但是由于其應用及研究較晚，存在著許多需要進一步研究的方面如非熱效應，此外微波化學的試驗研究手段也要進一步深入研究，所以上文對材料化學中微波技術的應用原理及發展進行分析顯得非常重要的。

參考文獻：

[1]王冠.試論微波技術在材料化學中的原理及其應用進展[J].西部皮革，2018（04）：65.

[2]謝文彬.微波技術原理及其發展與應用[J].科技資訊，2017（36）：207+209.