微波加热在锂离子电池正极材料合成中的应用

近年来,微波加热技术由于独特的加热机理及加热快速均匀、节能高效、易于控制等特点受到了国内外研究者的广泛关注。本文重点介绍了微波加热在层状、尖晶石型及橄榄石型正极材料合成中的应用,认为采用微波加热技术合成正极材料,在合成效率、电极材料微观结构及电化学性能上,与传统的加热方式相比,都有一定的改善,并对微波加热技术合成锂离子电池正极材料的前景进行了展望。这对于推动正极材料的商业化进程具有一定的参考价值和指导意义。     

微波法合成锂离子电池正极材料LiCoO2

从节约能源、降低成本及保护环境出发,利用微波加热特点,采用微波技术对微波法制备LiCoO2正极材料进行了研究.在一定的微波功率、辐射时间制度下制备出LiCoO2样品并进行了电化学性能测试.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了样品的物相结构和形貌.结果表明:在一定的微波功率、辐射时间制度下,可以快速得到单一相的层状LiCoO2正极材料,与传统高温固相法相比,采用微波合成的LiCoO2材料不仅具有同样优越的电化学性能及形貌结构,而且合成时间短,生产成本低.     

SrTiO3微波合成的加热过程研究

本文探索采用微波加热方式合成SrTiO3,研究合成体系的微波合成的加热机制,在合成中影响微波加热的主要因素包括合成体系的介电性质、保温材料的结构、生坯的致密度等.在SrTiO3的合成过程中,低温阶段TiO2和SrCO3对体系的升温速率的贡献相接近;高温阶段主要是TiO2的贡献,同时产物对升温有较大的影响,微波加热与常规合成加热方式的明显不同使其在合成的过程、合成的时间等方面有较大的区别.     

微波加热制备特种陶瓷材料研究进展

特种陶瓷广泛应用于航天航空、电子信息、新能源、机械、化工等新兴工业领域, 其高温制备过程仍以传统燃气窑炉和电加热炉为主; 碳排放高、能耗大, 节能减排形势严峻。当前, 我国面临实现“双碳”目标的巨大压力, 研究推广清洁高效的加热技术迫在眉睫。微波加热是利用材料自身对微波进行吸收, 将电磁能转化为热能, 能量的转移发生在分子水平上, 通过这种方式, 加热在整个材料内外同时产生, 整个材料体系中的温度梯度非常低。除体积加热外, 选择性加热、功率再分配、热剧变以及微波等离子效应等也是微波烧结的显著特征。微波加热具有节能环保、改善制品性能、减少燃烧碳排放等优点, 国内外有许多关于微波合成各种氧化物、碳化物、氮化物陶瓷粉体和微波烧结陶瓷复合材料的报道。本文首先对微波和微波混合烧结的基本理论进行综述, 然后介绍了微波加热制备陶瓷粉体与微波烧结制备陶瓷材料的最新研究进展, 最后总结了微波加热在陶瓷工程制品烧结中的一些研究成果, 体现出微波烧结的优越性, 并提出了微波烧结制备特种陶瓷的关键问题和今后的发展方向。     

微波法制备纳米TiO2材料的研究进展

介绍了微波加热的基本原理，对微波技术在纳米二氧化钛材料制备中的应用与研究进展进行了比较全面的综述。着重介绍了与微波有关的纳米二氧化钛材料制备方法，包括微波水解法、微波水热法、微波沉淀法、微波干燥法、微波烧结法、微波等离子气相法，并就这些合成方法的作用机理、特点和影响因素进行了讨论。     

微波烧结微波介质陶瓷的研究进展

随着通信行业的发展,尤其是5G商用时代的来临,微波介质陶瓷的开发与探索成了近年来的研究热点.目前通常采用常压固相烧结的方式来制备微波介质陶瓷,但烧结温度较高、加热速度慢,且烧结时间过长,不仅会导致资源的损耗,还可能导致晶粒的异常长大.为了降低陶瓷材料的烧结温度,通常会添加烧结助剂,如B2 O3、CuO等,但加入烧结助剂会引入第二相从而影响微波介电性能.作为一种高效的烧结方法,微波烧结技术是在烧结过程中通过微波与材料粒子的相互作用或微波与基本微观结构耦合产生的热量进行加热,不仅能降低烧结温度、缩短烧结时间,还能改善材料的显微组织,因此,近年来微波烧结成为研究者关注的焦点.采用微波烧结制备的微波介质陶瓷在各个领域中都有应用,如Mg2 TiO4陶瓷用于多层电容器和微波谐振器,BaTiO3陶瓷用于多层陶瓷电容器(MLCC)和随机存取存储器(RAM),MgTiO3陶瓷用于微波滤波器、通信天线和微波频率全球定位系统,TiO2陶瓷用于电容器和低温共烧陶瓷基板等.不仅如此,采用微波烧结制备的微波介质陶瓷还表现出优异的化学稳定性和力学性能,如LiAlSiO4基陶瓷、MgO-B2 O3-SiO2基陶瓷等在多层陶瓷基板与微波集成电路中都有广泛的应用.微波烧结技术为制备优异的材料提供了可能,还可用于在各种粉末的制备,实现性能的进一步提升.本文综述了微波烧结制备微波介质陶瓷的研究进展,总结了常规烧结和微波烧结对材料性能的影响,并指出采用微波烧结制备的微波介质陶瓷目前存在的问题与发展趋势.     

微波条件下聚丙烯塑料中抗氧化剂的迁移研究

借助液相色谱分析技术,研究了微波条件下食品接触材料聚丙烯(PP)中 4 种抗氧化剂向食用玉米油的迁移。 实验表明,微波加热功率和时间共同影响抗氧化剂在食用玉米油中的迁移,4 种抗氧化剂的迁移量随着微波加热时间和加热功率的增加而增大。 最后根据迁移数据给出了微波加热时间及功率与迁移量之间的关系。     

微波加热在一维碳材料制备中的应用

一维碳材料由于高效的传质和扩散效率、良好的力学性能和化学稳定性，被广泛应用在吸附净化、催化载体、能源电子等领域。微波加热通过快速处理、提高能源效率和降低设备成本等来满足当前材料加工以及可持续发展的要求，在一维碳材料的制备中表现出巨大的应用潜力。本文介绍了一维碳材料发展、应用现状及微波加热技术的独特优势，概括了微波加热的机理和特性，综述了微波加热与生物质基碳纳米管(CNTs)、碳纳米纤维(CNFs)以及聚丙烯腈基碳纳米纤维(PAN-based CNFs)制备和性能优化相关的研究及应用现状，着重分析了微波加热在炭化过程中对生物质基一维碳材料的作用方式以及在PAN基碳纤维形成过程中所引起的结构性能变化，并指出应着力开发准确可靠的测温工具和相应的微观表征方法，利用仿真和建模手段创新设计新型的微波反应器，以及通过科研实践和基础研究来加深对材料与微波间相互作用机制的理解，从而推动微波加热技术在材料加工领域的应用。     

微波法合成金属-有机骨架材料研究应用进展

微波加热是一种简单、高效、低成本的加热方式,近年来在新材料合成方面得到广泛应用。作为新型多孔材料,金属-有机骨架(MOF)材料在吸附、催化等领域的应用备受关注。由于传统加热法合成MOF材料存在反应时间长等缺点,微波法作为一种新的加热方式被越来越多地用于合成MOF材料。与传统加热法相比,微波法合成MOF具有反应速度快、合成的晶体尺寸小等特点。综述了微波法合成MOF材料的研究进展,介绍了该方法合成的MOF材料在气相吸附、液相吸附方面的应用。     

微波加热岩石与混凝土的研究进展与工程应用

微波加热固体是新型的绿色、高效加热技术,具有即时性、整体性、选择性以及低能耗低污染等优点,微波辅助岩石和混凝土的破碎技术是国内外研究的热点方向。针对微波加热岩石和混凝土的机理和加热特点,国内外学者开展了一系列理论分析、模型模拟以及试验研究。该文系统总结了该领域理论、模拟以及试验的研究进展,在论述微波加热特点、材料对微波加热响应以及加热影响因素的基础上,阐述了微波加热岩石和混凝土的内在机制,讨论了微波加热在岩石强度劣化、辅助岩石破碎、岩石钻孔、混凝土骨料回收以及微波辅助选矿等工程领域的研究现状与应用前景,探讨了相关领域的研究重点以及未来的研究方向,以期为推动工程中微波加热技术的应用和发展提供借鉴与参考。     

微波合成无机纳米材料的研究进展

微波加热作为一种合成纳米材料的新方法，近年来得到飞速发展。介绍了微波加热原理，阐述了微波合成无机纳米材料的一些研究进展，主要是液相微波加热在制备金属氧化物和金属硫化物纳米材料以及微波烧结在合成陶瓷材料的应用，并对该领域未来作了一些展望。     

电磁波吸收材料用于微波融冰雪路面的研究进展

电磁波吸收材料与传统路面材料相结合,所形成的微波融冰雪路面具有高效、环保等优势。为进一步提高路面的微波融冰雪能力,介绍了微波融冰雪路面的工作原理及影响除冰效率的主要因素,阐述了电磁波吸收材料在微波照射下的发热机理。在此基础上,综述了9种电磁波吸收材料的电磁特性,并着重介绍了碳纤维、磁铁矿石与钢纤维用于路面微波除冰雪的研究进展,并从发热速率与经济性角度对比分析其应用前景。最后,指出了目前研究中存在的问题,展望了今后的研究趋势。     

基于微波辐照合成类石墨烯氮化碳的研究进展

类石墨烯氮化碳具有与石墨烯非常相似的结构特征,已在光催化、润滑等领域表现出极优越的性能,成为二维纳米功能材料领域的新热点。本文重点介绍了基于微波辐照合成类石墨烯氮化碳的研究进展,并通过与氧化刻蚀、液相超声剥离、热聚合等传统合成方法的比较,分析了微波合成在制备效率、效果上的优势;并指出采用高功率微波设备和石墨粉、短切碳纤维等对微波具有强烈响应的微波吸收剂,通过增强能量传递与吸收效率,强化微波电磁场环境下合成反应的非稳态程度,有助于提高合成效率、效果,并获取得到特殊形态、结构的新产物。     

An overview on microwave processing of material: A special emphasis on glass melting

Material processing adopting microwave heating has emerged as an alternative tool owing to faster processing, a cleaner environment, and several other advantages. This review provides a summary of recent reports of microwave synthesis of materials. This study reviews the use of microwave energy for application in several material processing technologies apart from food processing. A special emphasis has been made in the processing of glass adopting microwave energy. Melting of glass comprising SiO₂, P₂O₅, B₂O₃ as the main building block has been discussed. It has been revealed that silica, a microwave transparent material as reported earlier, can be heated under microwave heating directly. Microwave absorption of raw materials and different glass system has been discussed. Dielectric properties, particularly loss tangent or loss factor, are presented for some glass composition. Less evaporation of ingredient and low contamination from the crucible wall are noticed during glass melting using microwave heating. Enhanced iron redox ratio (Fe⁺²/∑Fe) in microwave processing may be considered an advantage in the preparation of heat absorbing filter glass. Small-scale glass melting using the microwave heating has a significant impact on energy and time saving. However, the challenges associated with the upscaling glass melting with microwave heating and future scope have been talked about.     

重质碳酸钙粉体表面微波辅助改性的研究

通过与传统的加热搅拌改性方法的比较,微波辅助改性方法在浊度、浸润度、接触角等方面都优于传统改性方法。实验结果表明,该方法不仅能取代传统的改性加热方式,实现对粉料的表面改性,而且可激发物质内部分子进行超高频振动、摩擦,可实现分子水平上的“搅拌”,这种“激发效应”已开始在高分子合成和固化反应中应用。本文介绍了粉体表面微波辅助改性方法(发明专利申请号:031282598),提出了一套微波辅助改性装置,并以此对重质碳酸钙粉体表面进行异丙基三异硬脂酸基钛酸酯(TTS)改性,实验表明其效果优于传统的加热搅拌改性。     

金属酞菁的微波合成研究进展

微波合成与传统合成方法相比因具有效率高、节省能源、产品纯度高、安全等优点已被广泛应用。以金属酞菁的存在形式分类,分别从金属酞菁单体、金属酞菁聚合体、改性金属酞菁及金属酞菁复合材料4方面概述了近几年国内外对金属酞菁微波合成的研究进展,并与传统的合成方法进行了对比,展望了微波合成的发展前景。     

Prospects of microwave processing: An overview

Microwave processing has been emerging as an innovative sintering method for many traditional ceramics, advanced ceramics, specialty ceramics and ceramic composites as well as polymer and polymer composites. Development of functionally gradient materials, joining, melting, fibre drawing, reaction synthesis of ceramics, synthesis of ceramic powder, phosphor materials, whiskers, microtubes and nanotubes, sintering of zinc oxide varistors, glazing of coating surface and coating development have been performed using microwave heating. In addition, microwave energy is being explored for the sintering of metal powders also. Ceramic and metal nanopowders have been sintered in microwave. Furthermore, initiatives have been taken to process the amorphous materials (e.g. glass) by microwave heating. Besides this, an attempt has been made to study the heating behaviour of materials in the electric and magnetic fields at microwave frequencies. The research is now focused on the use of microwave processing for industrial applications.