侯林

摘 要：微波的頻繁使用使得微波加快化學反應(yīng)之后出現(xiàn)了很多的特殊反應(yīng)。尤其是非熱效應(yīng)逐漸成為了人們爭論探討的重心。該文主要針對微波加快化學反應(yīng)中非熱效應(yīng)進行研究，并對其全新的進展進行探析。

關(guān)鍵詞：微波 化學反應(yīng) 非熱效應(yīng) 進展 分析

中圖分類號：O644 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（c）-0153-02

微波自身特殊的選擇性加熱方式使得人們逐漸地將微波運用在了加快化學反應(yīng)和提高化學反應(yīng)的速率上。通過不斷的實驗驗證，發(fā)現(xiàn)微波的確是可以提高化學反應(yīng)的反應(yīng)速率，而且還可以保證在一些自然條件下不容易出現(xiàn)的反映及時地進行?，F(xiàn)階段微波已經(jīng)逐漸延伸到了無機到有機反應(yīng)，醫(yī)學化工、食品化工等等多個化學領(lǐng)域當中。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們在運用微波加快化學反應(yīng)的時候，研究人員發(fā)現(xiàn)了很多區(qū)別于傳統(tǒng)加熱的特殊效應(yīng)。在這些特殊的效應(yīng)中，還有一部分的效應(yīng)是可以通過微波的快速加熱來進行解釋的，比如熱失控現(xiàn)象。還有一些是不能用快速加熱和特殊溫度分布來解釋的現(xiàn)象，這一類現(xiàn)象就是人們常說的非熱效應(yīng)。

1 微波化學非熱效應(yīng)實驗方法研究中存在的問題

1.1 實驗條件及實驗設(shè)備規(guī)范化、標準化程度低

從實驗設(shè)備來說，運用非連續(xù)波的商用微波爐作為微波源的話，其頻譜的隨機變化是比較大的，而固態(tài)的微波源要比非連續(xù)波的商用微波爐頻譜穩(wěn)定很多。如果說電磁環(huán)境和實驗設(shè)備在一個沒有規(guī)范的狀態(tài)下進行的話，就很有可能導致此次實驗的結(jié)果出現(xiàn)不可重復性。在使用微波源的時候，還要保證電磁場的時間、空間分布在參數(shù)上是一致的。其實在微波場中，對溫度進行測量也是一件非常復雜繁瑣的事情。因為在電磁場中，一般情況下是不會采用熱電偶的，因為熱電偶在電磁場中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。再加上在熱電偶附近，電磁場比較高。這樣的話就會對測量的精準度造成很大的影響。因此，如果說一定要使用熱電偶的話，還要對其進行屏蔽處理。如果說只是采用紅外測溫的話，只能測量到反應(yīng)物表面的溫度，因此在微波場中，最好還是采用光纖維溫度計，因為光纖維溫度計的穩(wěn)定性和精度都是非常高的，而且對微波場是不會造成什么影響的，但是有一點需要注意，光纖維溫度計的傳感器比較大。所以說其測量的技術(shù)和精度還是比較難測得局部溫升和熱點，這也是當前實驗結(jié)果缺乏可信度的一個主要的方面。

1.2 實驗設(shè)計的合理性和邏輯性問題

實驗方法結(jié)構(gòu)的合理性和邏輯性也是化學反應(yīng)成功的關(guān)鍵。現(xiàn)階段，非熱效應(yīng)試驗研究的方法主要有效應(yīng)差異比較法和特征法兩種，此次以相同初末溫度比較法為例。作用效果1為微波加熱，作用效果2為傳統(tǒng)加熱。（如圖1）

這也是一種較為常見的非熱效應(yīng)方法。研究人員通過微波加熱和傳統(tǒng)加熱這兩種方法從相同的初始溫度直接加熱到末溫，從而得到不同的效果，然后再通過得到的效果來判斷是否存在非熱效應(yīng)。當然這種說法也并不是絕對的。還有一些實驗做到了不但初始溫度和末溫相同，而且升溫的速率也是一致的。但是這樣的一種升溫速率，即便保持了一致，也很難保證整個實驗結(jié)果的一致性。

2 微波對反應(yīng)系統(tǒng)自組織行為的影響

2.1 反對非熱效應(yīng)的觀點

一般在沒有外加電磁場的情況下，反應(yīng)物分子碰撞的方向性將會維持在一個統(tǒng)計學的各向同性上，而在有外加電磁場存在的時候，大部分的極性分子在取向的作用下也會趨于與電磁場一致的方向。此時電磁場就會導致碰撞方向出現(xiàn)偏差。但是需要注意的是，熱運動又會使電場趨于各向同性。也就是說在一般情況下，熱運動的出現(xiàn)會讓微博輻射下的反應(yīng)物始終保持碰撞的隨機性上，電場如果太弱的話就不會引起自組織行為。并且在微波加快化學反應(yīng)中也會隨著高溫的出現(xiàn)而出現(xiàn)。也就是說，當電磁場越強的時候，那么其溫度也就會越高。

2.2 同意非熱效應(yīng)的觀點

其實遠離平衡的開放物理化學體系也是具備其自組織過程能力的。這樣的一種體系的工作原理主要是通過與外界交換物質(zhì)和能力，從原有的混亂無序狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)移到一種時間、空間都有序的狀態(tài)下。一般時候只是作為噪聲或者是干擾的弱點磁場，現(xiàn)階段非線性系統(tǒng)被人們觀察到的隨機共振現(xiàn)象就屬于一個非常典型的例子。

3 結(jié)語

此次研究與弱電磁場對生物體的非熱效應(yīng)研究有所不同。不同點就在于微波加快化學反應(yīng)中的微波功率是比較高的。而相同往往也會隨著微波反應(yīng)，其溫度也會隨著升高。所以說如果想要真正的對效應(yīng)進行區(qū)別還是非常困難的，因為并不能分辨出效應(yīng)是由溫度升高引起的還是其他別的原因引起的。

此外，微波加快化學反應(yīng)中的非熱效應(yīng)這一觀點也是缺乏理論基礎(chǔ)的，所以要對微波與化學反應(yīng)的相互作用進行深入探討和分析，尤其要深入研究一下電磁場與非平衡系統(tǒng)的相互作用。再有，實驗方案還存在很多的漏洞，實驗方案不成熟，還需要研究人員進行全方位的考慮。

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