[发明专利]用于测量吸波材料热效应的微波量热设备及方法

说明书

本发明公开了一种用于测量吸波材料热效应的微波量热设备及方法，包括如下步骤：1)试验开始前，将微波发生器调到1500W功率下加热设定时间进行预热；2)向石英烧杯中加入设定质量的石蜡油和吸波材料；3)打开电源，启动升降装置，密封保温室，用测温仪记录石蜡油的开始温度；4)设定微波输出时间和输出功率，记录石蜡油的结束温度，计算吸波材料的产热量；5)将吸波材料的产热量与入射的电磁波的能量进行对比，得到吸波材料的吸波能力。该方法完全不同于通过测量吸波反射损耗来表征吸波能力的方法，而是应用最直观的温度测量的方法来表征吸波材料的热效应。

技术领域

本发明涉及吸波材料热分析领域，特别涉及物质微波吸收特性的测量，为微波热利用、微波诱导高能位点研究提供统一的测量手段。

背景技术

近年来，微波热利用技术飞速发展，微波的热利用技术得到越来越多的关注，由于微波加热具有选择性加热、快速加热、体积加热和缩短反应时间的特点，所以目前微波加热在冶金、化工、食品加工、石油、医药、有机固废热解、污染物控制等方面有了广泛的应用。在研究微波热利用技术的过程中，有研究发现在微波加热的过程中，如果向被加热物料中加入能够吸收微波的材料，那么整个微波加热过程会被强化，反应速率也会加快。有些情况下还会提高目标产物的转化率并降低能耗。微波吸收材料又称为吸波材料，吸波材料能够吸收投射到表面的电磁波能量，并且对电磁波的透射、反射和散射都很小的功能材料。其基本原理是将大量进入吸波材料内部的电磁波衰减转化为热能而耗散掉。目前，吸波材料的应用研究体系已经比较完整，吸波材料在微观上的吸波机理的探究也已经比较完善。目前，已经有研究者将吸波材料加入被加热物料中，研究发现这些具有吸波能力的材料会在较短时间内耗散电磁波从而使得自身温度迅速上升，成为一个局部的高温位点。高温位点的存在使得物料中温度分布不均匀，形成一个较大的温度梯度，从而能够促进物料加热过程或促进化学催化反应过程。因此，对于吸波材料热效应的测量对于微波的热利用技术具有重要的意义。

对于吸波材料而言，其吸波机理就是材料将电磁波吸收后进行耗散并最终转化为热能，评价吸波材料吸波能力的指标主要有电导率(ρ)、复磁导率(μ)、复介电常数(ε)以及正切损耗因子(tanδ)，这些指标对吸波材料吸收微波的能力有一个综合的影响。目前对于吸波材料吸波能力的测量主要应用的就是弓形法，在利用这种方法进行材料吸波能力的测量中，实验必须要在微波暗室中进行，试样放置在导电的金属板上，网络分析仪由一端喇叭发射天线发出电磁波信号，信号入射到待测试样并被其底部金属板反射，反射后的电磁波信号被另一端的喇叭接收天线接收并发送回网络分析仪，这些数据再经过一系列的处理转化成吸波反射率传输出来。此种方法操作简单，但是在测试的过程中需要知道材料的电场强度和相位角等因素，这些因素与材料的聚集状态、粒径和温度等因素有关，测量比较麻烦。而且利用网络矢量分析仪只能通过测量一系列损耗的形式来反映吸波材料的吸波能力，不能直接反映吸波材料的微波热效应。

发明内容

针对以上对于吸波材料热效应测量中的存在的问题，本发明的目的是提供一种用于测量吸波材料热效应的微波量热设备及方法，该方法完全不同于通过测量吸波反射损耗来表征吸波能力的方法，而是应用最直观的温度测量的方法来表征吸波材料的热效应。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种用于测量吸波材料热效应的微波量热设备，包括外壳、保温室、杯体、搅拌器、测温仪、微波发生装置和控制系统，其中，

所述外壳设置中空腔室；

保温室设置于外壳的中空腔室中，保温室的内壁设置所述微波发生装置，其顶部设置有顶盖；

所述杯体设置于保温室内，杯体内用于盛装设定体积的石蜡油，石蜡油用于分散吸波材料，搅拌器和测温仪的上端固定在所述顶盖上，下端延伸至杯体内；

所述保温室的壁和杯体均由不吸波材料制成，且所述保温室的壁由不透波材料制成；