Study on microwave-induced non-equilibrium chemical reaction by complex permittivity analysis

复介电常数分析微波诱导非平衡化学反应研究

基本信息

批准号：
21K04781
负责人：
藤井知
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04781/
关键词：
マイクロ波化学複素誘電率空洞共振器法金属プラズマ

项目摘要

マイクロ波照射下における固体触媒の電場・温度依存の複素誘電率測定が出来る装置について研究を行っている。これまでの結果、効率よくマイクロ波キャビティ内に効率よくマイクロ波を伝送することが出来るアンテナとキャビティ（TM010やTM110モード）の設計と設計を行い、50Ωに近いインピーダンスを実現することができた。これらの成果を元に、TM010モードキャビティでは、アンテナ導入とカップリングを調整することにより凡そ10000くらいのキャビティが実現することを示せた。この値は複素誘電率測定として十分な性能である。複素誘電率の温度依存性は、当初、ランプ加熱を想定していた。実施検討した結果、やはり、キャビティも加熱されてしまい、キャビティの熱膨張によるQ値変動が生じることや500℃以上の高温には出来ないことが判明した。そこで、CO2レーザを材料の加熱として導入し、さらに、複素誘電率やマイクロ波加熱が同時に出来るような装置の構築を行った。これにより、必ずしもマイクロ波加熱されない材料の誘電率温度依存を測定可能となった。現在、固体触媒や半導体材料の誘電率変化などを測定を実施している。また、効率的なTM110モードの高磁場キャビティを実現することができたことから、金属をロッドを加熱することができ、さらに、真空中では固体から直接プラズマが発生することを発見した。この現象は全く新しいプラズマ発生方法であり、新しい材料プロセスについて提案することができた。今後、全く新しいプラズマプロセスへと発展させる可能性を見出した。

我们正在对能够测量微波照射下固体催化剂的电场和温度的复杂介电常数进行研究。由于先前的工作，我们已经设计和设计了天线和空腔（TM010和TM110模式），这些天线和腔体可以有效地将微波炉传输到微波腔中，从而达到了近50Ω的阻抗。基于这些结果，我们能够证明可以通过调整天线引入和耦合来实现TM010模式腔。该值足以足够复杂的介电恒定测量。最初假定复杂介电常数的温度依赖性是灯加热。由于实施和调查，发现腔体也被加热，从而导致Q值由于腔体的热膨胀而变化，并且在500°C或更高的高温下无法实现。因此，引入了二氧化碳激光器作为材料加热，并构建了一个允许同时进行复杂的介电常数和微波加热的设备。这使得可以测量不一定被微波加热的材料的介电恒定温度依赖性。目前，我们正在测量固体催化剂和半导体材料的介电常数的变化。此外，由于有可能在TM110模式下实现有效的高场腔，因此发现金属可以加热到杆上，并且可以直接从真空中的固体中产生等离子体。这种现象是产生等离子体的全新方法，我们能够提出一个新的材料过程。我们发现将来开发全新的等离子体过程的可能性。