Исследование процессов пиролизной карбонизации высокомолекулярных органических соединений под влиянием высокоинтенсивного СВЧ излучения

Цель исследования: 1. Основной целью исследования является выявление и изучение эффектов влияния микроволнового воздействия как на ход процесса пиролизной карбонизации высокомолекулярных органических соединений, так и на свойства получаемого таким способом углематериала. 2. Предполагается получение новых данных не только о возможностях получения углематериала микроволновым пиролизом, но и о качестве получаемого таким способом продукта (химическая чистота, степень развитости поверхности, включая наличие и пропорциональный состав микро-, мезо- и макропор). 3. Также в работе должны быть получены данные о необходимых условиях проведения пиролиза под воздействием микроволн (плотность потока энергии, напряжённость электрической составляющей электромагнитного СВЧ поля, временные характеристики воздействия). Актуальность проблемы, предлагаемой к решению Исследование актуально с точки зрения поиска принципиально новых решений для процессов пиролизного получения углематериалов из высокомолекулярных органических соединений. В данном случае метод СВЧ воздействия, как метод, альтернативный применяемым на сегодняшний день, обладает рядом преимуществ (адресный и объёмный характер нагрева, отсутствие инерционности, малое время достижения требуемых температур и т.д.) перед методами, использующими теплопроводность, излучение или конвекцию. В настоящее время микроволновый пиролиз не используется в мировой практике для получения углематериалов. Однако, судя по количеству научных публикаций в зарубежных изданиях, изучению данного метода, как наиболее перспективного метода пиролитической карбонизации из существующих на сегодня, уделяется первостепенное внимание. Описание задач, предлагаемых к решению 1. Определение оптимальных характеристик и распределения СВЧ электромагнитного поля в электродинамической системе для нагрева образцов высокомолекулярного органического соединения (на примере целлюлозы) до температур воспламенения при атмосферных условиях. Оценка способности исследуемого вещества преобразовывать энергию СВЧ поля в тепло, достаточное для проведения пиролиза при температуре около 600 градусов Цельсия. 2. Получение данных экспериментальных исследований микроволнового нагрева в атмосферных условиях образцов целлюлозы двух типов - необработанных и прошедших предварительную обработку активирующими агентами . Сравнительная оценка эффективности нагрева образцов двух типов и их способности достигать температур карбонизации 3. Определение состава инертной газовой среды для использования при микроволновой пиролитической карбонизации. Экспериментальные исследования определения устойчивости газовой среды к разрядам в условиях воздействия интенсивного СВЧ электромагнитного поля. Предполагаемые результаты: 1. Данные об оптимальных характеристиках и распределении СВЧ электромагнитного поля в электродинамической системе для нагрева образцов высокомолекулярного органического соединения (на примере целлюлозы) до температур воспламенения при атмосферных условиях. Оценка способности исследуемого вещества преобразовывать энергию СВЧ поля в тепло, достаточное для проведения пиролиза при температуре около 600 градусов Цельсия. 2.Получение данных экспериментальных исследований микроволнового нагрева в атмосферных условиях образцов целлюлозы двух типов - необработанных и прошедших предварительную обработку активирующими агентами: время нагрева до одинаковой температуры, затраченная на это энергия. 3. Рецептура состава инертной газовой среды для использования при микроволновой пиролитической карбонизации. Экспериментальные данные устойчивости газовой среды к разрядам в условиях воздействия интенсивного СВЧ электромагнитного поля. Возможная практическая значимость: Способность вещества преобразовывать энергию СВЧ поля в тепло является важным свойством диэлектрика, характеризующим его поведение в СВЧ поле. Оценка необходимости применения активирующих агентов для предварительной обработки и возможности избежать применения химреактивов при подготовке карбонизируемого материала Создание условий изоляции от атмосферы для микроволновой высокотемпературной обработки различных материалов.