微波技术原理及其发展趋势与应用研究

微波技术原理及其发展趋势与应用研究

发表时间：2019-07-23T15:11:22.173Z 来源：《科技新时代》2019年5期作者：陈文倩

[导读] 为了促进微波技术的进一步应用，在本文当中笔者对微波技术基本原理以及微波技术的发展与应用进行了全面的分析。

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摘要:微波技术在现代社会生产中的渗透力度正在不断提升，也对社会发展造成了较为深远的影响。为了促进微波技术的进一步发展，本文首先对微波技术的发展历程进行了分析，并分析了微波技术应用的基本原理，最后从农业、医学以及军事三个方面论述了微波技术的进一步应用。

关键词:微波技术；原理；发展与应用

自从人类发现微波之后，对微波的探索一直都未停止，早在20世纪初期微波就被应用到通信领域当中，随着微波器件的进一步发展，微波的应用得到了进一步的拓展，被更加广泛的应用在多个领域与产业当中。为了促进微波技术的进一步应用，在本文当中笔者对微波技术基本原理以及微波技术的发展与应用进行了全面的分析。

1.微波技术的原理分析及其介绍

微波，作为红外线和无线电之间的电磁波，可以作为一种极其特殊的资源，在各方面都具有比激光低得多的能级，甚至能够在相同的温度下产生比常规方法高出数十倍的效率。以微波技术为基础的微波可以在生活当中作为一种新型的能源，并且还具有无污染性的特征，而且，微波作用的原理独特性在现实生活中具有高度的有效性，在各个领域内得到广泛的运用。微波技术经过多年的发展，已经形成了微波加热干燥和微波萃取分离以及微波合成等方面的一系列应用技术。对于环境污染检测和监管、食品卫生检测以及化学分析检测等方面有着非常重要的作用。微波技术具有高效、高产以及清洁和节能等方面的优势，在诸多领域内起到了非常重要的作用。

在原理分析方面，微波技术的作用原理还没有非常明确的规定，一种是认为微波具有高效致热作用，而另外一种是认为非热效应。从微波的致热效应来看，就是利用微波能量对材料物质具有一定的穿透力，能够在被照射物质上产生一种深层加热的作用，也就是一种“内加热”。这与常规的加热方式有所不同，一般来看，常规加热主要是以“外加热”的方式来进行，在这一过程中，必须要紧密依靠材料物质的本身进行热传导，但是，这种情况下往往会出现加热面积不均匀的局面。而微波加热却不需要依靠热传导的方式进行加热，能够形成全面的加热。同时，在微波技术作用下，会改变磁场而使介质分子发生巨大的变化，让分子高速的振荡，而这种振荡是受到分子热运动和相邻分子之间的干扰产生摩擦作用，只有这样，才能使得分子获得高能。

对于非热效应，就是通过微波作用上的选择性和不均匀性的能量效应，能够对不同的物质产生不同的加热效应。通常情况下，由于分子极性会对微波的吸收能力产生不同的影响，可能会导致混极性和一些非极性的分子物质在加热过程中造成不均一性，也就是产生温度上的梯度变化，进而降低了不同分子之间的作用力，导致其进一步分离。另外，在高速交变的磁场中的旋转，也很有可能会持续破坏极性分子和非极性分子之间的作用力。或者是说微波能够在一定程度上影响离子之间的迁移，使得受照表面上形成带正电负荷，在界面上产生一系列的剪切应力，这样才能有助于加强物质之间的分离。与此同时，在催化作用下，由于微波场和催化剂之间的耦合性，可能会导致能量上分布不平衡，进而形成一种“微波热点”的效应。

2.微波技术应用原理

2.1微波加热

加热是微波技术应用的一个重要方面，其基本原理在于通过微波技术技术实现电磁能向热能的转化，即介质在吸收微波的过程当中会将微波中的电磁能通过介质运动转化为热能，将介质放入到微波的电磁场中，介质在微波的带动之下会产生一种高速的震动，震动的频率可能会超过每秒几亿次，在这种高速运动当中，电磁场的方向也会重新排布，分子运动也必须要克服周边场力，在这种类似于摩擦的运动过程当中，可以将电磁能量直接转化为介质的内能，从而有效提升介质的温度。

2.2微波灭菌

微波技术在灭菌中的应用其基本原理不仅应用了微波的热效应，同时也利用了微波的非热效应。通过微波的热效应许多微生物可以在瞬间被杀死，部分细菌的生物结构甚至会被完全破坏。其次，微波还存在着一定的非热效应，即在微波环境当中，细菌的空间结构以及蛋白质等成分可能会发生破坏，这就必然导致微波的物理生物活动受到较大的影响，对于部分细菌来说微波还会直接造成细菌的死亡。现阶段微波灭菌已经具有较为广泛的应用基础，在食品行业当中也具有较为广泛的应用。与传统加热灭菌方式进行对比微波灭菌具有较大的优势，首先，传统加热方式灭菌只能将温度提升到100℃左右，而微波加热则可以获得更高的问题，因此相对于传统灭菌方式来说微波加热在灭菌彻底性方面具有较为广泛的应用。

3.微波技术在各个领域内的应用

3.1微波技术在制药行业方面的运用

由于微波具有非热特性，同时在微生物体内的水分是极性分子，这样在交变电场的作用下可以引起强烈的极性振荡，这样就能够导致电容性细胞结构的破坏，对组成生物体的细胞生存环境造成严重的破坏，而当前常规消毒却不具备此功能。在微波技术的运用方面，由于其具有干燥性和杀菌特性，可以有效地改变传统的医药工艺。蒸汽烘箱和远红烘箱作为制药行业加工的主要手段，存在极大的弊端，并且其耗能非常大，对于热利用的效率仅为30％左右，在某种程度上增加了生产成本。例如，在对于口服液的配方过程中都是会加糖，这样制品中会含有丰富的营养物质，为了能够进一步抑制细菌的生长，都会相应地添加一些防腐剂，虽然口服液都会经过高温蒸汽杀菌，但是很容易会破坏口服液的营养成分。若利用微波技术，则可以有效地保持药品的营养成分。并且，微波技术对霉菌、大肠杆菌等细菌具有很强的杀菌效果，这样就能够使细茵总数控制在标准的范围内。

3.2微波技术在医学领域的应用

利用微波技术可以检测中药、提取中草药旧的有效成分，还可利用其进行药丸干燥等。另外，微波技术也可以用于临床治疗，现其已被广泛应用于妇科、五官科、理疗科、肿瘤手术等旧。

3.3微波技术在环境保护方面的应用

利用微波技术处理废水、气体污染物、固体废弃物lP-2]等既可以简化操作程序，变废为宝，又无二次污染。利用微波辐射可以对动物