産業技術サービスセンター

最新 マイクロ波エネルギーと応用技術

New Microwave Energy Technology and its Applications

 マイクロ波加熱が1940年代に発見され、電子レンジを始めとして広い分野への応用がなされてきた。
一方、新規加熱装置の開発、シミュレーション分野の充実、半導体発振器の実用化、マイクロ波物質科学の発展等があり、国内でもこの10年間で大きな動きがあった。日本電磁波エネルギー応用学会(JEMEA)会員を中心に、関連する技術者、研究者に執筆をお願いした。本書は基礎編、応用編、実用編を設け、マイクロ波エネルギーの基礎と新旧応用技術、それに関連した周辺分野の技術を網羅している。

 

最新 マイクロ波エネルギーと応用技術

  ●編集
最新 マイクロ波エネルギーと応用技術 編集委員会
  ●編集委員長  吉川  昇  東北大学 大学院環境科学研究科 准教授
  ●執筆者 160名  執筆者一覧
  ●発 刊 2014年 11月
  ●体 裁 B5判 上製本 960頁
  ●価 格 42,000円(+消費税)
  ●ISBN 978-4-915957-94-9
  ●発 行 株式会社 産業技術サービスセンター  
注文申込 | 試読申込

  

「最新 マイクロ波エネルギーと応用技術」 総 目 次

≪基 礎 編≫

第1章 マイクロ波の基礎

〔概  要〕
第1節 イントロダクション
 1.1 マイクロ波を用いたプロセスの大きな特徴
 1.2 マイクロ波エネルギーの応用
第2節 電磁気学基礎
 2.1 媒質の材料定数
 2.2 電磁波伝搬の基礎
 2.3 分布定数線路
 2.4 導 波 路
 2.5 スミス図表とSパラメータ
第3節 マイクロ波と物質の相互作用に関する物理/化学の基礎
 3.1 物質の誘電分散、誘電損失の温度依存性
 3.1.1 誘電分散基礎
 3.1.2 誘電損失と温度依存性
 3.2 電磁場と物質の相互作用に関する分子論的基礎
 3.2.1 電磁場相互作用のNMR による研究
 3.2.2 古典および密度汎関数・分子動力学法の基礎 (水・食塩水・氷のマイクロ波・遠赤外線加熱)
 3.2.3 化学反応における電磁場励起効果の計算化学
 3.3 固体における損失機構
 3.3.1 強磁性体・金属粉体のマイクロ波加熱
 3.3.2 金属、無機固体、磁性体
 3.3.3 イオン性結晶体の誘電損失

第2章 測定技術、シミュレーション

〔概  要〕
第1節 誘電率、透磁率測定
 〔概  説〕
 1.1 測定手法、標準化
 1.1.1 マイクロ波・ミリ波誘電体材料の測定法
 1.1.2 RF・マイクロ波帯電子材料測定法
 1.1.3 共振を利用した高周波材料評価、共振器摂動法による誘電率透磁率評価
 1.1.4 計量標準・トレーサビリティと標準化
 1.2 実際の測定例
 1.2.1 電波吸収材料、誘電率、透磁率の測定
 1.2.2 各溶媒の誘電率や周波数効果
 1.2.3 固体、粉体、液体の複素誘電率、透磁率
 1.2.4 粉末の同軸伝送線路法による高温複素誘電率・透磁率
 1.2.5 材料の複素誘電率・透磁率の測定
第2節 シミュレーション
 〔概  説〕
 2.1 COMSOL Multiphysics によるマイクロ波加熱の有限要素解析
 2.2 FDTD 法を使った電磁波解析、温度連成解析
 2.3 対流及び誘電率の温度変化を考慮した電子レンジ内加熱物質の温度分布解析
 2.4 電磁界シミュレーションによる物質のエネルギー吸収解析
 2.5 キャビティー内の金属の加熱と平均物性値(誘電率、透磁率)の算出
 2.6 エバネセント波の摂動と3 次元電磁界解析を組み合わせた高周波誘電率の測定
第3節 可視化、電磁界計測、温度分布測定
 〔概  説〕マイクロ波可視化技術について
 3.1 可視化センサーによる定在波の測定
 3.2 電子レンジ内のマイクロ波分布・温度分布測定
 3.3 CMC を活用した電波の可視化技術
 3.4 マイクロ波吸収発熱体を用いた温度制御
 3.5 光電界センサによる電子レンジ内電界強度分布計測
 3.6 赤外線サーモグラフィによる温度分布測定
 3.7 光ファイバー温度センサーによる温度測定
 3.8 マイクロ波加熱による熱放射スペクトルを基にしたサーモグラフィの開発

第3章 装置、制御

〔概  要〕
第1節 装置構成部品
 1.1 半導体式マイクロ波電源、装置
 1.2 加熱室( アプリケータ)
 1.3 家庭用と産業用の電子レンジの違い
第2節 発振器および装置制御
 〔概  説〕
 2.1 マグネトロンの知っておきたい特性
 2.2 5.8 GHz 連続波マグネトロン
 2.3 大電力マイクロ波管(クライストロン、ジャイロトロン)
 2.4 位相制御マグネトロンの開発研究
 2.5 制御型マグネトロン
 2.6 フロー型マイクロ波化学反応制御
 2.7 フロー処理型温度制御リアクターの開発
第3節 マイクロ波加熱、反応装置
 〔概  説〕
 3.1 バッチ式マイクロ波加熱焼成炉
 3.2 マイクロ波乾燥炉
 3.3 マイクロ波方式UV 硬化装置
 3.4 マイクロ波合成装置
 3.5 連続式大型マイクロ波装置
 3.6 マイクロ波リアクターのスケールアップ

≪応 用 編≫
第4章 材料、プロセッシング

〔概  要〕材料プロセッシングへのマイクロ波応用研究開発の歴史的経緯
第1節 無機固体焼成技術
 1.1 粉体耐火物乾燥
 1.1.1 不定形耐火物のマイクロ波乾燥
 1.1.2 マイクロ波常温減圧乾燥技術
 1.1.3 マイクロ波を利用したセラミックス製造コンパクトプロセス
 1.2 焼  結
 1.2.1 等温断熱壁とアルミナのマイクロ波焼成
 1.2.2 マイクロ波による陶磁器の短時間焼成
 1.2.3 酸化物のミリ波焼結
 1.2.4 窒化ケイ素のミリ波焼結
 1.2.5 窒化アルミニウムのミリ波焼結
 1.2.6 セラミックス焼結とマイクロ波の理論
第2節 材料プロセッシング
 2.1 マイクロ波による遷移金属酸化物の還元
 2.2 マイクロ波/ミリ波による金属の窒化
 2.3 誘電体膜のミリ波加熱
 2.4 金属薄膜のマイクロ波加熱
 2.5 マイクロ波による金属ガラスの加熱
 2.6 マイクロ波加熱による非平衡相・組織の作製
 2.7 有機系材料のマイクロ波処理 −ゴムの加硫−
第3節 マイクロ波冶金応用
 3.1 マイクロ波の冶金応用
 3.2 マイクロ波( センチ波) とミリ波によるマグネタイトの炭素還元挙動の違い
 3.3 マイクロ波製鉄
 3.3.1 概念と特徴
 3.3.2 マイクロ波還元反応速度
 3.3.3 マイクロ波製鉄炉

第5章 マイクロ波化学

第1節 液相・気相中におけるマイクロ波化学反応
 1.1 マイクロ波化学の発展
 1.2 マイクロ波化学反応プロセスの歴史・現状・実用化への道
第2節 有機合成
 2.1 マイクロ波の有機合成反応への応用
 2.2 合 成 例
 2.3 天然物合成への応用
 2.4 不斉合成
 2.5 同位体合成(重水素標識化合物)
第3節 高分子合成
第4節 無機合成
 4.1 機能性無機材料の合成
 4.2 ゼオライト類
 4.3 湿式合成(水酸アパタイト)
 4.4 リン酸塩ガラス合成
 4.5 有機−無機ハイブリッド材料合成
 4.6 家庭用電子レンジによるカーボンナノチューブの高速合成
 4.7 金属錯体、有機金属化合物、配位化合物
第5節 生化学(バイオ)
 5.1 バイオ分野のマイクロ波利用(概論)
 5.2 マイクロ波照射下での酵素反応
 5.3 生体高分子合成(糖鎖、ペプチド、糖ペプチド)
 5.4 遺伝子増幅反応
 5.5 微生物の培養と殺菌
第6節 ナノ粒子合成
 6.1 ナノサイズ粒子調製とメカニズム理論
 6.2 金属ナノ粒子
 6.3 マイクロ波加熱による金属酸化物ナノ粒子の合成
 6.4 有機ナノ粒子・ナノ結晶
第7節 マイクロ波抽出・蒸留
 7.1 マイクロ波抽出
 7.2 マイクロ波蒸留・乾燥
第8節 分析前処理
第9節 特殊効果、触媒反応
 9.1 周波数効果や放電(ホットスポット)
 9.2 触媒反応
第10節 化学反応装置
 10.1 実験室用マイクロ波反応装置
 10.2 マイクロ波化学合成装置

第6章 環境・エネルギー生産分野

〔概  要〕
マイクロ波による廃棄物および環境浄化の概要
第1節 マイクロ波による廃棄物処理と環境浄化
 1.1 無害化処理
 1.1.1 ダイオキシン無害化技術
 1.1.2 アスベスト迅速無害化への応用
 1.2 廃プラスチックのリサイクル
 1.3 有用金属の再利用
 1.3.1 レアメタル
 1.3.2 スラグ、スラッジからの有用成分回収
 1.3.3 スラグ、耐火物の利用
 1.4 マイクロ波による環境浄化
 1.4.1 土壌(分析)
 1.4.2 ディーゼルPMの排気浄化
 1.4.3 VOCの分解
 1.4.4 VOCの吸着・脱着
 1.5 排水処理
 1.5.1 水の浄化
 1.5.2 マイクロ波光触媒法による水処理
 1.6 マイクロ波によるその他の環境技術
 1.6.1 大気中マイクロ波焼成によるZnS の発光特性の改善
 1.6.2 マイクロ波殺虫
 1.7 マイクロ波プラズマによる環境浄化
 1.7.1 気相プラズマの環境浄化技術への応用
 1.7.2 液中プラズマによる分解
第2節 マイクロ波によるエネルギー生産技術
 〔概  説〕
 2.1 マイクロ波による水素生成・貯蔵
 2.1.1 マイクロ波を利用した水素製造
 2.1.2 水素貯蔵システムへの応用を目指した導電損失による脱水素化反応の促進
 2.2 バイオマス
 2.2.1 概 要(バイオエタノールを含む)
 2.2.2 バイオマス前処理の基礎
 2.2.3 熱分解の基礎
 2.2.4 木質系バイオマス
 2.2.5 食品系バイオマス
 2.2.6 海洋系バイオマス
 2.2.7 バイオディーゼルへの応用
 2.3 核燃料再処理
 2.4 環境・エネルギー分野における世界的動向

第7章 食品・土壌・木材・医療

第1節 食  品
 1.1 食品製造技術の開発と実用化
 1.2 モヤシ原料豆のマイクロ波加熱殺菌処理装置
 1.3 菜種油の搾油の前処理法
 1.4 電磁波による魚骨脆弱化技術
 1.5 乾  燥
 1.5.1 マイクロ波を用いた減圧常温乾燥技術
 1.5.2 食品乾燥
 1.5.3 常圧連続乾燥
 1.6 電子レンジ(microwave oven)の加熱特性
 1.7 青果物ブランチング最適化システム
 1.8 冷凍食品の解凍
第2節 土壌消毒
第3節 木  材
 3.1 木材乾燥
 3.2 木材接着
第4節 医  療
 4.1 ハイパーサーミア
 4.2 ジアテルミー
 4.3 細胞染色
 4.4 焼灼療法
 4.5 マイクロ波医療(癌細胞死)

第8章 電磁波エネルギー応用

〔概  要〕
第1節 電力伝達
第2節 電気自動車無線給電
第3節 マイクロ波ハーベスティング
第4節 ワイドバンドギャップ半導体
第5節 フェーズドアレーアンテナ
≪実 用 編≫
第9章 電波法、安全

〔概  要〕
第1節 電波法、法規制、安全対策
 1.1 マイクロ波の安全な利用・防護指針
 1.2 マイクロ波化学技術と安全管理
 1.3 マイクロ波装置と圧力容器の法的課題
第2節 生体影響
 2.1 電磁界の生体影響と健康リスク
 2.2 ワイヤレス給電技術の概要と健康影響
 2.3 電波の生体影響及びガイドライン
 2.4 電磁波シールドと電波吸収体
第3節 教  育
 3.1 マイクロ波化学の教育の展開
 3.2 マイクロ波技術の普及活動

第10章 周辺技術その他

第1節 高周波(RF) 加熱
第1節 高周波(RF) 加熱
 1.1 高周波(RF) 加熱の基礎
 1.2 高周波加熱、特徴
 1.2.1 誘電加熱
 1.2.2 誘導加熱
 1.3 応用分野
 1.3.1 高周波誘電加熱の応用実例紹介
 1.3.2 高周波誘電加熱による粘土膜製造を目指した粘土分散液の電磁波吸収特性
 1.3.3 誘導加熱の応用分野
第2節 マイクロ波を利用したプラズマ発生技術
第3節 電磁波新領域
 〔節 紹 介〕
 3.1 メタマテリアル
 3.2 テラヘルツ波
第4節 技術開発動向、海外動向、将来展望

ページ先頭へ