- В процессах высокотемпературной микроволновой обработки материалов имеются экспериментально наблюдаемые отличия от аналогичных процессов, использующих традиционный нагрев, которые не могут быть объяснены различиями в распределении температуры и связаны с непосредственным (нетепловым) воздействием электромагнитного поля на заряженные частицы в твердом теле. Эффекты нетеплового воздействия могут выражаться в изменении скоростей и характерных температур процессов мас-сопереноса и фазовых превращений. Для нетепловых эффектов характерна зависимость от интенсивности, поляризации и/или частоты микроволнового излучения.
- В кристаллических телах с неоднородной внутренней структурой вакансии и другие подвижные дефекты, имеющие эффективный электрический заряд, участвуют в нелинейном взаимодействии с высокочастотным электромагнитным полем, результатом которого является выпрямление дрейфовых потоков и возникновение стационарного макроскопического переноса массы и заряда. Такой перенос пропорционален квадрату напряженности поля и может быть представлен как результат действия на тело со стороны поля усредненной пондеромоторной силы.
- Усредненное пондеромоторное воздействие микроволнового поля в кристаллических материалах обладает селективностью, благодаря которой его эффективность велика, несмотря на малость величины радиационного давления поля. Ус р е д н е н н о е пондеромоторное воздействие электрического поля обращено не на все кристаллическое тело, а только на ионы, соседствующие с вакантным узлом решетки, которые имеют нескомпенсированный заряд и способны к перемещению. Кроме того, воздействие оказывается локализованным в пространственной области с наилучшими транспортными свойствами. Благодаря указанным факторам усредненное пондеромо-торное воздействие может существенно влиять на массоперенос в процессах микроволновой обработки материалов.
- Благодаря электростатическому усилению поля в пористой структуре керамических материалов усредненное пондеромоторное воздействие микроволнового поля приводит к переносу массы из межзеренных границ в поры. Вклад этого нетеплового эффекта в уплотнение может быть существенным в реальных условиях спекания керамических материалов при микроволновом нагреве.
- Эффективность микроволнового нагрева порошковых прессовок из электропроводящих материалов повышается при наличии на частицах порошка тонких диэлектрических (например, оксидных) оболочек, препятствующих установлению проводимости в объеме прессовки. В зависимости от относительной толщины оболочек эффективные диэлектрические свойства таких материалов изменяются в широких пределах. Это приводит к разнообразию распределений поля и режимов микроволнового нагрева; в частности, становится возможным объемный микроволновый нагрев.
А2. Rybakov K. I., Semenov V. E. Mass transport and dc electromotive force induced in ionic crystals by high-frequency electric field // Solid State Ionics IV (Materials Research Society Symposium Proceedings, V. 369). Edited by G.-A. Nazri, J.-M. Tarascon, M. Schreiber. Pittsburgh: Materials Research Society, 1995. P. 263–268.
А3. Rybakov K. I., Semenov V. E. Mass transport in ionic crystals induced by the ponderomotive action of high-frequency electric field // Phys. Rev. B. 1995. V. 52, No. 5. P. 3030–3033.
А4. Rybakov K. I., Semenov V. E. Densification of powder materials in a nonuniform temperature field // Phil. Mag. A. 1996. V. 73, No. 2. P. 295–307.
А5. Rybakov K. I., Semenov V. E. Possibility of microwave-controlled surface modification // Microwave Processing of Materials V (Materials Research Society Symposium Proceedings, V. 430). Edited by M.F. Iskander, J.O. Kig-gans, J.-C. Bolomey. Pittsburgh: Materials Research Society, 1996. P. 435–440.
А6. Rybakov K. I., Semenov V. E. Nonthermal action of microwaves upon transport processes in ionics (effects, mechanisms, and verification) // Proc. Intl. Symp. on Microwave, Plasma and Thermochemical Processing of Advanced Materials. Edited by S. Miyake, M. Samandi. Osaka: JWRI, 1997. P. 20-25.
А7. Rybakov K. I., Semenov V.E. Charge and mass transport in inhomoge-neous solids induced by microwave fields // Proc. 3rd Intl. Workshop "Strong Microwaves in Plasmas". Edited by A.G. Litvak. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1997. Т. 1, C. 374–379.
А8. Rybakov K. I., Semenov V. E., Freeman S. A., Booske J. H., Cooper R. F. Dynamics of microwave-induced currents in ionic crystals // Phys. Rev. B.
1997. V. 55, No. 6. P. 3559–3567. А9. Calame J. P., Rybakov K. I., Carmel Y., Gershon D. Electric field inten sification in spherical neck ceramic microstructures during microwave sintering // Microwaves: Theory and application in materials processing IV (Ceramic Trans actions, Vol. 80). Edited by D. E. Clark, W. H. Sutton, D. A. Lewis. Westerville: American Ceramic Society, 1997. P. 135-142.
А10. Booske J. H., Cooper R. F., Freeman S. A., Rybakov K. I., Semenov V. E. Microwave ponderomotive forces in solid state ionic plasmas // Phys. Plasmas.
1998. V. 5, No. 5. P. 1664-1670. А11. Martin L. P., Dadon D., Rosen M., Gershon D., Rybakov K. I., Birman
A., Calame J. P., Levush B., Carmel Y., Hutcheon R. Effects of anomalous permittivity on the microwave heating of zinc oxide // J. Appl. Phys. 1998. V. 83, No. 1. P. 432-437.
А12. Rybakov K. I., Semenov V. E. Non-thermal effects in microwave sintering of ceramics // Ceramics: Getting Into the 2000’s – Part C (Proc. 9th Cim-tec – World Ceramic Congress). Edited by P. Vincenzini. Faenza: Techna Srl, 1999. P. 397 – 404.
А13. Rybakov K. I., Semenov V. E. Stability of pores in solid membrane films // J. Mater. Sci. Lett. 2000. V. 19, No. 20. P. 1851-1854.
А14. Bykov Yu. V., Egorov S. V., Eremeev A. G., Rybakov K. I., Semenov V. E., Sorokin A. A. Microwave processing of nanostructured and functional gradient materials // Functional Materials. 2001. V. 8, No. 1. P. 71 – 76.
А15. Bykov Yu. V., Egorov S. V., Eremeev A. G., Rybakov K. I., Semenov V. E., Sorokin A. A., Gusev S. A. Evidence for microwave enhanced mass transport in the annealing of nanoporous alumina membranes // J. Mater. Sci. 2001. V. 36. P. 131–136.
А16. Bykov Yu. V., Rybakov K. I., Semenov V. E. High-temperature microwave processing of materials (topical review) // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. V. 34. P. R55 – R75.
А17. Быков Ю. В., Рыбаков К. И., Семенов В. Е. Микроволновая высокотемпературная обработка материалов // Вакуумная СВЧ электроника (сборник обзоров). Под ред. М. И. Петелина. Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2002. С. 26–35.
А18. Быков Ю. В., Еремеев А. Г., Жарова Н. А., Плотников И. В., Рыбаков К. И., Дроздов М. Н. , Дроздов Ю. Н., Скупов В. Д. Диффузионные процессы в полупроводниковых структурах при микроволновом отжиге // Известия вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46. С. 836 – 843.
А19. Bykov Yu. V., Egorov S. V., Eremeev A. G., Rybakov K. I., Zharova N. A., Lobaev M. A., Fliflet A. W., Lewis D., Imam M. A., Rachkovskii A. I. Microwave joining of ZrO2 and Al2O3 ceramics via nanostructured interlayers // Nanostructures: Synthesis, Functional Properties and Applications (NATO Science Series: II: Mathematics, Physics and Chemistry: Vol. 128). Edited by T. Tsakalakos, I. A. Ovid´ko, A. K. Vasudevan. Dordrecht: Kluwer, 2003. P. 413 – 426.
А20. Egorov S. V., Eremeev A. G., Rybakov K. I., Semenov V. E., Sorokin A. A., Gusev S. A. Microwave intensity-dependent mass transport enhancement in nanostructured alumina membranes // Microwave and Radio Frequency Applications (Proceedings of the Third World Congress on Microwave and Radio Frequency Applications). Edited by D.C. Folz, J.H. Booske, D.E. Clark, and J.F. Gerling. Westerville, OH: The American Ceramic Society. 2004. P. 167 – 174.
А21. Bykov Yu. V., Eremeev A. G., Plotnikov I. V., Rybakov K. I., Se-menov V. E. Ultra-rapid millimeter-wave annealing of silicon wafers // Abstracts of the Fourth World Congress on Microwave and Radio Frequency Applications. Austin: AIChE, 2004. P. 71-72.
А22. Быков Ю. В., Морозкин М. В., Рыбаков К. И. Моделирование реакций азотирования и окисления кремния при микроволновом нагреве // Международный семинар «Проблемы моделирования и развития технологии получения керамики». Бишкек: Изд-во КРСУ, 2005. С. 50–52.
А23. Рыбаков К. И., Семенов В. Е. Микроволновый нагрев электропроводящих материалов // Известия вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48. С. 997 – 1004.
А24. Semenov V. E., Rybakov K. I. What type of transport phenomena can be induced by microwave field in solids and how these phenomena contribute to materials processing // Novel Materials Processing by Advanced Electromagnetic Energy Sources (Proceedings of the International Symposium, MAPEES’04, 2004, Osaka, Japan). Edited by S. Miyake. Oxford: Elsevier, 2005. P. 111 – 117.
А25. Rybakov K. I., Semenov V. E., Egorov S. V., Eremeev A. G., Plot-nikov I. V., Bykov Yu. V. Microwave heating of conductive powder materials // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P. 023506.
А26. Semenov V. E., Rybakov K. I. Enhanced mass and charge transfer in solids exposed to microwave fields // Advances in Microwave and Radio Frequency Processing (Proc. 8th International Conference on Microwave and High-Frequency Heating). Edited by M. Willert-Porada. Berlin: Springer, 2006. P. 472–481.
А27. Eremeev A. G., Plotnikov I. V., Holoptsev V. V., Rybakov K. I., Rachkovskii A. I. Absorption of millimeter waves in composite metal-ceramic materials // Advances in Microwave and Radio Frequency Processing (Proc. 8th International Conference on Microwave and High-Frequency Heating). Edited by M. Willert-Porada. Berlin: Springer, 2006. P. 591–597.
А28. Egorov S. V., Rybakov K. I., Semenov V. E., Bykov Yu. V., Kanygina O. N., Kulumbaev E. B., Lelevkin V. M. Role of convective heat removal and electromagnetic field structure in the microwave heating of materials // J. Mater. Sci. 2007. V. 42. P. 2097–2104.
А29. Rybakov K. I., Semenov V. E., Link G., Thumm M. Preferred orientation of pores in ceramics under heating by a linearly polarized microwave field // J. Appl. Phys. 2007. V. 101. P. 084915.
А30. Eremeev A. G., Plotnikov I. V., Rybakov K. I., Bykov Yu. V., Rachkovskii А. I. Comparative study of diffusion rates during lead titanate synthesis under microwave and conventional heating // Proc. 11th International Conference on Microwave and High Frequency Heating. Edited by A.M. Silaghi and I.M. Gordan. Oradea: Editura Universiţătii din Oradea, 2007. P. 232 – 235.
А31. Kulumbaev E. B., Semenov V. E., Rybakov K. I. Stability of microwave heating of ceramic materials in a cylindrical cavity // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 6809-6817.
А32. Rybakov K. I., Eremeev A. G., Egorov S. V., Bykov Yu. V., Pajkic Z., Willert-Porada M. Effect of microwave heating on phase transformations in nanostructured alumina // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 102008.
А33. Rybakov K. I., Eremeev A. G., Egorov S. V., Bykov Yu. V., Otto I., Pajkic Z., Willert-Porada M. Phase transformations and pore structure evolution in nanostructured alumina under variable-power microwave heating // Proc. Global Congress on Microwave Energy Applications. Tokyo: Japan Society of Electromagnetic Wave Energy Applications, 2008. P. 241 -246.
А34. Быков Ю. В., Егоров С. В., Еремеев А. Г., Холопцев В. В., Рыбаков К. И., Сорокин А. А. Спекание варисторной керамики на основе ZnO излучением миллиметрового диапазона // Перспективные материалы. 2008. Специальный выпуск (6), декабрь. Ч. 2. C. 46-50.
А35. Bykov Yu. V., Rybakov K. I. Microwave sintering of nanostructured ceramics // Strong Microwaves: Sources and Applications (Proc. VII International Workshop). Edited by A. G. Litvak. Nizhny Novgorod: Institute of Applied Physics, 2009. V. 2. P. 431 – 441.
А36. Егоров С. В., Еремеев А. Г., Плотников И. В., Рыбаков К. И., Хо-лопцев В. В., Быков Ю. В. Поглощение микроволнового излучения в метал-локерамических порошковых материалах // Известия вузов – Радиофизика. 2010. Т. 53, № 5-6. С. 393 – 402.
А37. Bykov Yu. V., Egorov S. V., Eremeev A. G., Kholoptsev V. V., Plot-nikov I. V., Rybakov K. I., Semenov V. E., Sorokin A. A. Effects of microwave heating in nanostructured ceramic materials // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2010. V. 49, No. 1-2. P. 31-41.
А38. Быков Ю. В., Егоров С. В., Еремеев А. Г., Плотников И. В., Рыбаков К. И., Семенов В. Е., Сорокин А. А., Холопцев В. В. Создание металло-керамических функционально-градиентных материалов спеканием при микроволновом нагреве // Физика и xимия обработки материалов. 2011. № 4. C. 52-61.
А39. Быков Ю. В., Рыбаков К. И., Семенов В. Е. Спекание нанострук-турных керамических материалов при микроволновом нагреве // Российские нанотехнологии. 2011. Т. 6, № 9-10. С. 60-71.
А40. Rybakov K. I., Olevsky E. A., Semenov V. E. The microwave pon-deromotive effect on ceramic sintering // Scripta Mater. 2012. V. 66, No. 12. P. 1049–1052.
А41. Быков Ю. В., Еремеев А. Г., Егоров С. В., Плотников И. В., Рыбаков К. И., Холопцев В. В. Устройство для спекания керамического изделия с использованием нагрева микроволновым излучением и приложением внешнего давления // Патент РФ № 2352540. – 2009.