微波技术应用的研究与展望

微波技术应用的研究与展望

陈欣玉， 张欣莉，陈转，陈超，张栋

西北工业大学，陕西 西安 710129 西安北方光电科技防务有限公司，陕西 西安 710043;

摘要:

微波技术在信号发送和导航等领域发展迅速，但对于应用的研究来说，微波技术实际应用却远远滞后于微波信号通信科学技术研究的发展。使科研合理的转化为实际应用,业已成为目前对微波技术应用的主要任务,第一对微波产生的硬件进行开发,增加主要材料和加工工艺;第二对微波技术的应用领域进行开发扩展;第三，拓展核心微波技术产业链以提高微波技术的经济效益。

关键词:微波技术硬件技术应用技术

[中图分类号] TN40[文献标识码] A[文章编号]

引言

微波技术现如今已经被广泛的应用于各行各业，从普通的加热干燥扩展至各行业及新兴科技的实时应用。在国内，已取得显著成绩的研究有微波等离子体、微波辅助催化化学反应、微波处理材料、微波生物和生理效应等。目前最主要的任务是需要尽快将这些科研成果转化并实现产业化，届时必将对我们国内的经济建设起到举足轻重的推进作用，同时获取可观经济效益。

1 微波技术应用目前存在的问题及解决对策

1.1 存在问题

目前，微波技术应用在特定时代背景下发展，与国际上的很多先进设备相比，在稳定性方面上还有一些差距。特别是制造工艺不够先进，不易形成发展产业链。同时与相关科技衔接不够，微波技术的科研成果很难转化为产品产业，获取经济效益有很大难度。因此，目前更应注重深入地展开微波工程和各应用学科的渗透、结合，找到微波技术和应用方法的明确会合点，开发大型生产系统项目。因此，应尽研究出传统产业工艺流程中微波技术应的渠道和方法。以此进行新方向设备的研制，并逐步把成果推向产业化。[1]

1.2 具体对策

微波技术的应用从加热干燥转向高科技应用，在实验室应用中暴露出许多需要切实解决的问题，对此，有学者提出如下措施:@增加微波功率源的输出稳定性，强调功率的一致性，毫秒级调制手段和调制重复精度，研制超大功率的微波功率源:@提高大功率微波小传输元件及功率比例取样元件的质量:3研究有效的传感工艺参数方法和闭环控制方法:@为适应新的应用发展方向，必须研究多种应用器设计方法，使应用器的设计具有高度兼容性及适应性。加强科研单位和高校的合作，以减少许多项目长期停留在实验而不能转向生产的情况。因此，微波技术应用研发单位应具有规模试验的能力，必要时可先组织规模实验，使超大规模业化工程设计更具有可靠性，将大专院校.研究所及实验室的科研成果尽快产业化。

2研发的具体内容及发展方向

2.1 微波发生器磁控制管研发

鉴于目前磁控制管技术不理想的现状，旨在此基础上研究长寿命、高可靠、高稳定度的微波功率发生器。系统的开发高功率微波生成元件和使用设备及设计构成，包括气相、液相、固相处理及真空干燥应用设备等。用高效。环保干燥设备逐步替代部分以蒸汽、燃料油等锅炉为能源的干燥技术领域等，并开发研究多种传感方法及闭环控制手段。

2.2实现产业化的途径

2.2.1 在环境治理领域的应用

在环境保护中，微波技术发挥很大的作用，不仅耗能量低，还能避免二次污染，受到环境保护行业的背睐。近年来，在环境污染治理中微波技术逐步得到推广应用，微波处理技术具有良好的催化作用和穿透作用，同时，还能灭杀微生物。另外微波设备操作简便，处理时间短,不会发生二次污染，具有极大的应用潜力。现如今已经在在土壤净化,固体废弃物处理，电子垃圾处理、污水、污泥处理和废气处理等方面被应用。[2]

2.2.2 化学物质合成中的应用

如今的药物化学中的新药研发部分受控条件下的微波辅助加热法已经成了一项比较广泛的应用技术,它能够显著的缩短反应时间,将一些长达数十小时缩短到几分钟,从而高效地得到相应的反应参数,为目的化学反应优化实现提供措施。在药物化学中,所需要解决的主要问题主要集中在基础生物学以及临床， 现在已有很多的药品加工单付用微波合成作为化学合成药物的主要方式，大量运用微波技术于药物合成开发研究之中。

2.2.3 医学研究领域的应用

微波技术应用于医药领域已有相当一段历史，尤其在消炎和组织固化等领域已显示出明显的优势。特别是微波技术不断地深入研究，比如在动物医疗领域的研究应用所取得科研成果，促使微波技术在医疗领域的应用逐步得以推广，微波技术可令组织的温度局部提升，在可控功率下，低量值时其产热效应低，可增强局部血液循环，加快新陈代谢，增强免疫能力，进而促进了水肿吸收，可消炎止痛:高量值时，其产热效应高，能让其蛋白质变性、凝固、坏死。此外，在手术治疗中，微波技术还具有烧灼、切割的作用。因其在止血效果上的优越性，目前已被视为电灼、冷冻、激光的替代技术。

2.2.4 教学研究领域的应用

微波技术在教学研究领域目前已被广泛应用，可使学生能够更直观地理解所学的电磁场、微波与天线知识，从而激发的对相关实验兴趣，帮助提高实验教学兴趣和质量，如今很多高校已将电磁仿真软件用于微波技术和天线的实验中。根据已有的教程知识，运用电磁仿真软件于实验环节中，在实验教学上已取得的可观的成果。借助电磁真软件的嵌入，不但使实验教学取得了突飞猛进的提升、使实验内容更加丰富、更具实现性，而且能够激发和开拓学生的开发思维和动手能力，帮助学生的提升综合竞争实力。

3 目前可形成产业化的微波技术应用

3.1 微波技术在化学合成领域的应用

由于微波技术能够实现快速反应速率，减少化学反应所需的时间，提升反应效率，当下已被作为化学合成中的主要加工方法。在化学合成领域，微波技术能直接将能量辐射施加于化学反应物中，令内部的组成分子等高速的运动，产生热量，即内加热。还可以实现高效化学反应，提升化学反应中的可选择性和转化率，还可以使常规条件下无法进行的化学反应得以实现。所以，就目前工业化发展现状和基础，微波技术在化学合成材料方面也将能快捷的转化为批量化产业应用。

3.2 微波技术在视频图像无线传输中的应用

随着城市化建设步伐的稳步进行，音频视频监控已经成为人们生活和工作中的不可或缺的工具，然而在一些些特殊区域，被监控点和中央控制中心受限于距离和空间过远等因素的制约，利用传统意义上的网线和能源付出成本可能会很大，而且在遇到地理环境影响阻碍的情况下，监控信息不易获取。如此一来，无线信息传输的技术就显得尤为重要，因此微波技术在音频和视频信息传输方面的将会大量普及应用，转化成产业化也将势在必行。

3.3 微波加热的应用

加热是微波技术的一个重要应用，其原理是通过微波技术将电磁能转化为热能，也就是说党介质在吸收了微波的过程中逐步将微波内的电磁能利用介质的运动去转化成热能，如将介质放置于存在微波的磁场中，该介质即可在微波的环境中产生高效振动，其频率甚至可达到每秒几次，在这种振动中，电磁场的方向将被重新排布，因此分子运动将要克服其周围磁力，在此类像摩擦式的运动中，介质便能将电磁地能量逐步转化为介质的内能，以此提高介质的温度。随着技术的越来越成熟，成本低而效率高，微波技术在加热方面的产业化应用也将被大力推广。

3.4 微波杀菌的技术应用

微波技术在灭菌中的应用其基本原理包括其热效应和非热效应两个方面。利用微波的热效应技术使许多微生物能快速消灭，有些细菌的生物结构还可能会被彻底灭活。其次，利用微波的非热效应，当细菌微波环境当中，其空间结构和蛋白分子等成分将会被一定程度的破坏，从而导致经受微波的细菌存活受到影响，甚至部分细会直接灭活现如今微波杀菌已经具有较为广泛的应用市场，另外在食品行业当中微波灭菌技术也被广泛的应用。与传统高温灭菌方式相比微波灭菌技术优势明显，传统的加热灭菌最多是将温度提升到水的沸点左右，而微波加热则可以获取更高温度。由此可见相对于传统灭菌方式来说微波加热在灭菌彻底,实用性更具吸引力，被广泛的应用也将成为必然。

4结束语

总之，微波技术的研究是越来越新颖越来越高深，应用是越来越普及，越来越广泛，在不远的将来其产业化也能在更多领域得以实现。但是，这一切都是基于对微波技术的充分开发和转化，为此仍需要努力研究其知识和技术的产业转化。针对微波技术能被广泛的应用，科研工作者还有很多途径需要探索，一方面是开发更多的未知功能，另一方面是完美地将微波技术转化成目前热点人工智能来为人类生存与发展提供服务。

[参考文献]

[1 吴贺君.我国微波技术应用的发展现状及市场前景[N]长春师范学院学报:自然科学版2012(6):44-46.[2] 黄斌或 微波技术在环境治理领域的应用研究[J]，中小企业管理与科技2020(3) 144-145[3] 张兰芳.微波技术在化学药物合成中的应用研究[J].科技视界219 ( 30 ) 217-218.

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

[5] 郁剑.朱家乐，陶方琪 微波技术与天线的仿真教学[J]. 电脑知识与技术,202 (30 ) 109-111.

[6] 李振重 化学合成中微波技术的应用[J]，生物化工2016(02)067-068.

[7] 刘志国 微波技术在视频图像无线传输中的应用[J]. 技术应用2019 (6)200.

作者简介:陈欣玉(2002一)，女，学士，主要研究方向微波技术的应用领域