Understanding Microwave Heating Cavities pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House

作者:Chan, Tse V. Chow Ting/ Reader, Howard C.

出品人:

页数:275

译者:

出版时间:

价格:109

装帧:HRD

isbn号码:9781580530941

丛书系列:

图书标签:

• 微波加热
• 微波腔体
• 电磁场
• 数值模拟
• 有限元
• 射频技术
• 微波技术
• 热分析
• 结构设计
• 工业应用

深入探索电磁波与材料相互作用的基石：非热效应、微观结构与介电特性研究 本书籍旨在为科研人员、工程师以及对电磁波与物质相互作用底层机制感兴趣的读者提供一份详尽的理论框架和实验指导。我们专注于解析在复杂介质环境中，尤其是在高频电磁场作用下，物质所呈现出的非传统加热现象、微观结构演变及其介电性能的动态变化。 --- 第一部分：高频电磁场驱动下的介质响应基础 本部分奠定了理解微波加热（广义上指电磁波加热）中非传统现象所需的物理学基础，重点超越了传统的Joule热效应模型。 第一章：介质的微观结构与宏观电磁响应的耦合 1.1 介质极化机制的深度剖析： 详细回顾并深入探讨电子极化、离子极化、偶极子（取向）极化以及空间电荷极化在不同频率范围内的弛豫行为。特别关注弛豫时间与微观分子/晶格振动模式的关联。 1.2 介观尺度下的非均匀性影响： 探讨材料内部的晶界、相界面、孔隙结构对局部电磁场分布的显著调制作用。引入有效介质理论（EMT）的局限性，并提出基于随机介质理论的修正模型。 1.3 界面极化与空间电荷累积的动力学： 阐述在交变电磁场中，不同导电性或介电常数的相邻区域之间电荷的漂移、积累与耗散过程，这通常是许多非热效应产生的关键因素。 第二章：广义介电损耗理论与频率依赖性 2.1 复介电常数的解析表达： 细致阐述$epsilon'(omega)$和$epsilon''(omega)$的物理意义，并引入Onsager-Fröhlich模型、Debye模型及其在复杂体系（如多相混合物或水合体系）中的修正形式。 2.2 介电损耗的非线性来源： 不仅限于传统导电损耗和偶极子旋转损耗，深入分析： 高场强下的饱和效应： 探讨偶极子极化饱和对介电常数和损耗因子随输入功率密度的依赖性。 电导率的温度与场强依赖性： 特别是针对半导体和某些离子导电材料，电导率的非线性行为如何主导整体损耗。 2.3 介电谱学的应用与数据反演： 介绍宽带介电谱（BDS）实验技术，以及如何从实验数据中反演材料的微观松弛时间和激活能，从而预测其在特定微波频率下的能量吸收特性。 --- 第二部分：电磁场驱动下的非平衡态过程与结构演变 本部分是本书的核心，专注于识别和量化那些无法简单归因于焦耳热的现象，揭示电磁场对物质结构和化学反应的直接影响。 第三章：非热效应的电磁驱动机制辨析 3.1 电场直接耦合效应的理论建模： 离子迁移与电泳： 分析在交变电场作用下，自由离子或被束缚离子在电场力驱动下的定向运动，以及这种运动如何引发局部温度梯度或产生化学反应的活化能。 偶极子定向与机械能转换： 在强交变场下，偶极子分子（如水分子、极性聚合物链）的快速旋转倾向于在材料内部产生剪切力或应力波，探讨这些机械能如何转化为热能或驱动结构重排。 3.2 梯度效应与局域放电： 考察材料内部因介电特性不均匀导致的电磁场畸变（场集中）。在极高场强下，这些局部场强可引发微观尺度的等离子体形成或局部电击穿，即使材料整体温度远低于其分解点。 第四章：微波/射频场对材料微结构和相变的直接影响 4.1 场致相变动力学： 研究电磁场是否能直接改变材料的相变温度或改变相变路径。例如，在某些铁电体或形状记忆合金中，电场可以诱导或抑制特定晶相的形成。 4.2 纳米材料的异常吸收与限域效应： 探讨在纳米尺度下（如量子点、碳纳米管或金属纳米颗粒分散体系），由于表面等离子体共振（SPR）或量子限域效应，电磁能量吸收效率远超宏观模型的现象，以及如何利用这种效应进行选择性加热。 4.3 高频电磁场对生物/高分子材料的结构重塑： 分析电磁场对生物膜的渗透性、蛋白质的变性过程，以及聚合物结晶度或分子链取向的影响，区分这些变化是源于温度升高，还是电磁力直接作用的结果。 --- 第三部分：实验表征与先进建模方法 本部分提供了验证和量化上述复杂现象所需的先进工具和技术。 第五章：先进电磁场表征技术 5.1 高分辨率场测量技术： 介绍利用微波探针、光纤传感器或电磁敏感材料（如液晶或掺杂半导体）实现对微波加热腔体内部三维电场和功率密度的实时、高空间分辨率测量。 5.2 多物理场耦合诊断： 专注于同步测量温度、应力、电场和化学成分变化的联合实验平台。重点讨论如何设计实验来有效分离热效应和非热效应。 5.3 瞬态响应分析： 使用脉冲式微波源或射频源，通过分析材料在超快场变化下的介电响应（如皮秒/纳秒级弛豫），以区分不同时间尺度的物理过程。 第六章：数值模拟与多尺度建模 6.1 全波电磁场仿真的高级应用： 详细介绍如何利用有限元法（FEM）或时域有限差分法（FDTD）精确模拟复杂几何结构中的电磁场分布，并集成温度依赖性参数。 6.2 介观尺度下的热-电-力（TEF）耦合模型： 建立考虑介质内部界面运动、电荷迁移和局部应力产生的多物理场有限元模型。阐述如何将微观尺度的极化弛豫方程与宏观的传热方程耦合。 6.3 机器学习在介电参数预测中的应用： 探讨利用深度学习算法处理复杂、非线性、多变量的介电谱数据，以快速、准确地预测新型材料在未知高频场下的行为，辅助材料设计。 --- 本书的价值在于系统地梳理了电磁场与物质相互作用中被传统热模型忽略的复杂机制，为开发基于电磁场的新型选择性加工、高效催化和智能材料提供了坚实的理论基础和实验指导。

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