第1章 マイクロ波の基礎

第1節 マイクロ波の基礎と化学反応への展開

• 1.振動の工程
• 2.エネルギーと電力密度
• 3.物質ごとの温まりやすさの違い

第2節 材料マイクロ波プロセッシングの基礎と応用

• 1. マイクロ波加熱の原理と特徴
  • 1.1 マイクロ波の電磁波としての特徴、物質内への浸透距離
  • 1.2 マイクロ波エネルギーの吸収と加熱機構
  • 1.3 誘電損失機構
    • 1) 電気双極子と誘電率
    • 2) 誘電分散スペクトル
    • 3) 無機固体の誘電率
  • 1.4誘導電流損失機構
    • 1) 導電体のマイクロ波加熱
    • 2) 誘導電流損失と誘電損失との区別
  • 1.5 磁気損失機構
  • 1.6 迅速加熱、内部加熱および選択加熱

第3節 マイクロ波化学プロセスの現状と動向

• 1.化学合成の歴史と発展
• 2.現代の化学産業の課題
• 3.マイクロ波加熱の歴史
• 4.マイクロ波化学の誕生
• 5.時代が求めるマイクロ波化学プロセスとその未来展望

第2章 マイクロ波装置の構成とスケールアップの最前線

第1節 産業電化が加速するマイクロ波加熱装置大型化の基礎

• 1.持続可能社会と化学産業電化
• 2.マイクロ波プロセスの基礎とマイクロ波加熱装置の大型化

第2節 マイクロ波加熱装置の概要 と応用事例

• 1.マイクロ波発生装置
  • 1.1 電子管 (真空管)
  • 1.2 半導体
• 2.アプリケータ
  • 2.1 シングルモード
  • 2.2 マルチモード
• 3.アイソレータ
• 4.パワーモニタ
• 5.インピーダンス整合 (調整) 器

第3節 マイクロ波、高周波誘電加熱の幅広い分野での応用例

• 1.はじめに
• 2.マイクロ波加熱装置と高周波誘電加熱装置の比較
  • 2.1 マイクロ波加熱装置
    • 2.1.1 マルチモードを用いた加熱方法
    • 2.1.2 シングルモードを用いた加熱方法
    • 2.1.3 マルチモードにおける照射法
  • 2.2 高周波誘電加熱装置
    • 2.2.1 電極構造
    • 2.2.2 高周波誘電加熱を用いた加熱方法
• 3.様々な分野で実用化されている応用装
  • 3.1 セラミックス成形体への利用
    • 3.1.1 マイクロ波連続乾燥装置
  • 3.2 食品への利用
    • 3.2.1 マイクロ波減圧乾燥装置
    • 3.2.2 高周波連続解凍装置
  • 3.3 木材・建材への利用
    • 3.3.1 LVLやCLTなどの高周波加圧接着装置
    • 3.3.2 高周波表面貼接着装置
    • 3.3.3 薬液注入木材の高周波減圧乾燥装置
  • 3.4 液体・スラリーへの利用
    • 3.4.1 マイクロ波濃縮装置
    • 3.4.2 マイクロ波減圧液体乾燥装置
    • 3.4.3 マイクロ波加熱反応装置
  • 3.5 紛体への利用
    • 3.5.1 マイクロ波紛体乾燥装置

第4節 高周波誘電・マイクロ波によるシート、薄膜、成型体表面等の短時間乾燥

• 1.高周波・マイクロ波加熱の原理と特徴
• 2.高周波誘電・マイクロ波加熱とは
  • 2.1 高周波誘電・マイクロ波加熱の原理
  • 2.2 吸収電力の計算
  • 2.3 高周波誘電加熱の特徴
  • 2.4 高周波誘電加熱のメリット
  • 2.5 高周波誘電加熱のデメリット
  • 2.6 高周波誘電の電極構成
  • 2.7 印刷分野で使用される連続式乾燥装置
  • 2.8 格子式電極・高周波誘電加熱の他分野での応用
• 3.マイクロ波による薄膜シートの加熱

第5節 GaN半導体発振器を用いた位相制御型産業用マイクロ波加熱装置

第6節 マイクロ波の計測技術とその応用 _{電界分布・ばらつき・偏波方向などを中心に}

• 1.マイクロ波の発生機構・計測技術と電界強度分布
  • 1.1 ISM帯
• 2.マイクロ波発生装置
  • 2.1 マグネトロン発信器
  • 2.2 家庭用電子レンジ (トランス式)
  • 2.3 工業用マイクロ波装置 (インバータ式)
  • 2.4 半導体マイクロ波装置
• 3.マイクロ波電界測定
  • 3.1 アプリケータ内電界測定
  • 3.2 光電界センサの性能 (周波数特性・指向性)
  • 3.3 マイクロ波装置と放射されるマイクロ波
    • 3.3.1 周波数分布
• 4.マイクロ波装置の測定例
  • 4.1 家庭用電子レンジ内電界強度分布
  • 4.2 実験用マイクロ波装置 (マグネトロン:インバータ式)
  • 4.3 実験用マイクロ波装置 (半導体)
  • 4.4 複数アンテナによる電界分布を制御した実験用マイクロ波装置 (半導体)
    • 4.4.1 上下にアンテナが配置された実験用マイクロ波装置 (半導体)
  • 4.5 新たな研究

第3章 有機・高分子合成分野への応用

第1節 不斉合成反応におけるマイクロ波の非熱的効果の検証

• 1.触媒的不斉CBS還元反応におけるマイクロ波特異効果の検証
• 2.エナンチオ選択性を指標とする熱的効果とマイクロ波特異効果の分離
• 3.アトロプ軸不斉化合物のラセミ化実験
• 4.触媒的不斉Claisen転位反応におけるマイクロ波特異効果
• 5.触媒的Nazarov環化反応におけるマイクロ波特異効果
• 6.マイクロ波特異効果の作業仮説

第2節 マイクロ波加熱を利用したフロー式多環芳香族化合物合成法

• 1.MW照射フロー反応装置
  • 2.1 触媒の影響
  • 2.2 触媒カートリッジ内温度の影響
  • 2.3 主溶媒と共溶媒の効果
• 2.フロー式多環芳香族化合物合成法の開発
• 3 様々な多環芳香族化合物の合成

第3節 フロー型マイクロ波合成装置と機械学習による反応条件最適化

• 1.フロー法の優位性
• 2.マイクロ波フロー反応「9+4+1法」による条件最適化 (定常状態)
• 3.マイクロ波フロー反応「グラジエント法」による条件最適化 (擬定常状態)

第4節 マイクロ波を利用した高分子の合成

• 1.マイクロ波照射下でのアニオン重合によるポリアミド系高分子の合成
  • 1.1 アクリルアミドのアニオン重合について
  • 1.2 マイクロ波照射を利用したアクリルアミドのアニオン重合
• 2.マイクロ波照射を利用したポリ (b-アラニン) の加水分解
  • 2.1 廃プラスチックのリサイクルとポリアミド類の加水分解について
  • 2.2 ポリ (b-アラニン) の加水分解挙動
  • 2.3 マイクロ波照射を利用したN-メチルプロピオンアミドの加水分解
• 3.マイクロ波照射を利用したN-イソプロピルアクリルアミドのアニオン単独重合及びアニオン共重合と生成ポリマーの溶液物性
  • 3.1 N-置換アクリルアミドのアニオン重合について
  • 3.2 N-イソプロピルアクリルアミドのアニオン単独重合
  • 3.3 N-イソプロピルアクリルアミドとアクリルアミドのアニオン共重合
  • 3.4 共重合体の溶液物性

第5節 マイクロ波照射による金属有機構造体の作製

• 1.MOF大量生産における課題
• 2.ソルボサーマル法
• 3.マイクロ波照射法
• 4.マイクロ波照射法によるMOF-5合成
• 5.マイクロ波照射法によるMOF膜作製

第6節 マイクロ波をトリガーとした易解体性異材接着接合手法

• 1.易解体性接着接合の現状
• 2.GFRPを対象とした易解体性接着接合
• 3.Al/GFRP異材接着接手の解体性評価
• 4.Al/CFRP異材接着接手の解体性評価

第4章 無機・金属分野への応用

第1節 マイクロ波照射法で調製したシリカ修飾酸化チタン微粒子へのポリマーコーティング

• 1.マイクロ波を利用するコア-シェル型微粒子合成の特徴
• 2.マイクロ波加熱を利用するコア金属酸化物微粒子へのシェル被覆
• 3.マイクロ波加熱を利用するコア金属ナノ粒子へのシェル被覆

第2節 マイクロ波を応用したカーボン系フィラーの表面処理

• 1.マイクロ波によるナノカーボン材料の加熱原理
• 2.マイクロ波照射環境
  • 2.1 マイクロ波装置の仕様
  • 2.2 被射体の条件
• 3.カーボンナノチューブの精製
• 4.ナノカーボン材料の表面処理
  • 4.1 カーボンナノチューブの分散
  • 4.2 カーボンナノホーンのPt触媒修飾
  • 4.3 CNT/ポリマーコンポジットの物性改善
  • 4.4 グラフェンの剥離

第3節 マイクロ波を用いた熱可塑性 CFRP の高速成形技術の開発

• 1.マイクロ波による不連続CF/エポキシの加熱に伴う機械特性と消費エネルギー (電気炉加熱との比較)
• 2.炭素繊維 (CF) の繊維長がCF/エポキシのマイクロ波加熱に与える影響
• 3.マイクロ波照射による「CF/エポキシ」複合材の機械的性能向上結果から読み取れること

第4節 無機材料精密設計によるマイクロ波誘起熱的非平衡状態の化学応用

第5節 シリカ複合体の作製とマイクロ波発熱特性評価

• 1.緒言
• 2.無焼成固化法
  • 2.1 セラミックスバルク体の製造プロセスをとりまく社会的状況
  • 2.1 表面化学の観点に基づく無焼成固化法
  • 2.2 粉体工学の観点に基づく無焼成固化法
• 3.無焼成固化法を適用したマグネタイト‐シリカ複合体
  • 3.1 試料作製法と評価法
  • 3.2 マグネタイト-シリカ無焼成複合体のマイクロ波発熱特性
  • 3.2 マグネタイト-シリカ無焼成複合体の組織構造

第6節 マイクロ波加熱によるカーボンナノチューブの高速合成

• 1.マイクロ波加熱を用いたCNT合成法
  • 1.1 金属錯体法
  • 1.2 混合法
  • 1.3 ナノファイバー法
• 2.新規な金属ナノ粒子法の開発
• 3.生成するCNTの直径に及ぼすNiナノ粒子触媒の直径の影響

第7節 マイクロ波加熱による金属ナノ微粒子の合成と触媒応用

• 1.バッチ式装置による金属ナノ粒子の合成
  • 1.1 MW加熱によるPd@Ptコアシェルナノ粒子の合成と触媒応用
  • 1.2 MWパルス照射によるマルチポッド型Niナノ粒子の合成
  • 1.3 Pt@HNB (Hexaniobate:ヘキサニオブ酸塩) ナノピーポットの合成と水素発生触媒への応用
  • 1.4 AgPd@Pd/TiO2ナノ粒子の合成とギ酸分解触媒特性評価
• 2.連続フロー装置による金属ナノ粒子合成
  • 2.1 開発初期のフロー装置
  • 2.2 最近のフロー装置
    • 2.2.1 二段階の連続フロー装置を用いたナノ粒子合成
    • 2.2.2 試料溶液をセルロースシートに吸収させた後にMW装置に連続的に導入することで膜に担持された金属ナノ粒子の合成
    • 2.2.3 複数の試料を分子レベルで均一に混合することを目的に前処理にマイクロリアクターを用いるマイクロリアクター/MW連続合成
    • 2.2.4 細管内での気液交互流であるスラグ流を利用した管型反応器を用いるナノ粒子合成
• 3.「その場」観察を用いたMW加熱下での触媒金属ナノ粒子の温度の測定

第8節 マイクロ波加熱水熱酸浸出によるリチウム電池正極材料のリサイクル

• 1. 緒言
• 2.方法
  • 2.1 実験試料および試薬
  • 2.2 実験装置および手順
  • 2.3 分析ならびに定義
• 3.結果
  • 3.1 クエン酸を用いた場合の加熱源が浸出挙動に与える影響
  • 3.2 シュウ酸を用いた場合の加熱源が浸出挙動に与える影響
  • 3.3 クエン酸およびシュウ酸添加系における LiCoO2水熱酸浸出の反応温度の影響
  • 3.4 LiCoO2の水熱酸浸出におけるクエン酸濃度および残存率に与える影響
• 4. 結論

第9節 マイクロ波加熱を用いたLTA型のゼオライトの合成

• 1. 実験方法
  • 1.1 使用試薬
  • 1.2 マイクロ波加熱を用いた水熱合成
  • 1.3 分析方法
    • 1.3.1 アルコキシドの重縮合と核生成
    • 1.3.2 ゼオライトの結晶性と粒子サイズ
• 2. 結果と考察
  • 2.1 アルコキシドの重縮合とアルミノシリケートの核生成
  • 2.2 アルミノシリケートの結晶化
  • 2.3 LTA粒子の成長
  • 2.4 マイクロ波加熱によるLTA結晶成長プロセスの全体像

第10節 マイクロ波加熱による低環境負荷型セラミックスプロセスの開発

第11節 マイクロ波、ミリ波照射によるセラミックスの低温・迅速焼成

• 1. 緒言
  • 1.1 マイクロ波とミリ波
  • 1.2 ミリ波焼結の必要性
  • 1.3 ミリ波加熱の実際
  • 1.4 ミリ波照射装置
  • 1.5 ミリ波焼結機構
• 2.常圧での難焼結材料のミリ波焼結による複雑形状部材の緻密化
  • 2.1 緒言
  • 2.2 実験操作
  • 2.3 実験結果
  • 2.4 結言

第12節 不定形耐火物のマイクロ波乾燥

• 1.不定形耐火物のマイクロ波乾燥の特徴
• 2.プレキャストブロックでの熱風マイクロ波乾燥

第13節 マイクロ波加熱方式を用いたアスファルト舗装の自己治癒技術

• 1.はじめに
• 2.マイクロ波による適切な誘電材料の選定
• 3.マイクロ波加熱によるアスファルトの自己治癒性能評価
  • 3.1 実験概要
  • 3.2 実験結果
    • 3.2.1 密粒度アスファルト混合物の配合比算定
    • 3.2.2 試験温度の決定
    • 3.2.3 回復率

第14節 マイクロ波加熱を利用した透明導電膜の作製と色素増感太陽電池への応用

• 1.色素増感太陽電池 (DSSC) の作製、および評価手順
• 2.マイクロ波加熱を利用した色素増感太陽電池 (DSSC) の作製
  • 2.1 マイクロ波照射下でのFTOガラスの自己発熱作用と多孔質TiO2層の焼結
  • 2.2 色素増感太陽電池 (DSSC) の作製
• 3.FTO透明導電膜のヘイズ率制御による色素増感太陽電池 (DSSC) の高効率化

第5章 触媒化学分野への応用

第1節 金属ナノ粒子触媒と連続照射マイクロ波を用いた反応

• 1.金属ナノ粒子触媒
• 2.連続照射マイクロ波
• 3.「金属ナノ粒子触媒」と「連続照射マイクロ波」を組み合わせたリガンドフリー鈴木-宮浦4.クロスカップリング反応
• 5.「金属ナノ粒子触媒」と「連続照射マイクロ波」を組み合わせた生成物選択的Buchwald-Hartwig反応
  • 5.1 Buchwald-Hartwig反応
• 6.生成物選択的Buchwald-Hartwig反応を用いたモノアミン酸化酵素B (MAO-B) 選択的阻害活性化合物の合成

第2節 マイクロ波加熱により高次構造制御したAg触媒の調製

• 1. メソポーラスシリカ内包プラズモニックAgナノ粒子担持
• 2. メソポーラスシリカ内包プラズモニックAgPd合金ナノ粒子担持

第3節 マイクロ波照射による無触媒・無溶媒エステル合成

• 1.マイクロ波照射による無触媒・無溶媒エステル合成
  • 1.1 無水酢酸または無水酪酸と1価アルコールの反応による無触媒・無溶媒エステル合成
  • 1.2 無水フタル酸と1価アルコールの反応
  • 1.3 無水酪酸と2価または3価フェノールの反応
  • 1.4 無水酪酸とヒドロキシ基以外の官能基をもつフェノールの反応

第4節 マイクロ波を利用した触媒酸化反応技術

第5節 不均一系高活性・高再利用性触媒の開発とマイクロ波を活用した有機変換反応への応用

• 1.シリコンナノ構造体担持ロジウムナノ粒子触媒の開発とバイオディーゼル燃料・バイオジェット燃料合成への応用
• 2.高分子ニッケル触媒、高分子イリジウム光触媒の開発と塩化アリールを基質としたバックワルド・ハートウィッグ反応への応用
• 3.まとめ

第6節 マイクロ波照射したRu/CeO2触媒によるCO2のメタネーション

• 1.実験方法
  • 1.1 使用触媒
  • 1.2 触媒反応層
    • 1.2.1 充填型粒状触媒反応層
    • 1.2.2 スパイラル型触媒反応層

第7節 マイクロ波加熱を利用した金属ナノ粒子の合成と触媒反応への応用

• 1.実験
• 2.結果と考察
• 3.まとめ

第6章 環境化学分野への応用

第1節 マイクロ波加熱を利用したメタン直接分解反応

• 1.マルチモード式マイクロ波メタン分解反応によるターコイズ水素の生成
  • 1.1 マイクロ波メタン分解反応の様子
  • 1.2 ターコイズ水素の生成
• 2.マルチモード式マイクロ波メタン分解反応により生成した固定化炭素
  • 2.1 固定化炭素の外観
  • 2.2 固定化した固体炭素の内部構造
• 3.マルチモード式マイクロ波メタン分解反応により生成した固定化炭素の応用
  • 3.1 生成した固定化炭素粉末の分離精製
  • 3.2 生成した固定化炭素粉末の電極応用

第2節 マイクロ波プラズマ中での木質バイオマスの分解挙動

• 1.木質バイオマスの熱分解ガス化における課題
• 2.マイクロ波プラズマ中でのセルロースの分解挙動

第3節 マイクロ波加熱を用いた強化プラスチックの分解

• 1.実験
  • 1.1 試薬及び装置
  • 1.2 実験操作
  • 1.3 物性測定
• 2.結果と考察
  • 2.1 CFRPのマイクロ波分解
  • 2.2 塩化コリンを用いたCFRPのマイクロ波分解
  • 2.3 樹脂劣化物の構造解析
  • 2.4 樹脂分解物を用いた硬化物の作製

第4節 マイクロ波照射によるホルムアルデヒドからの選択的糖合成

• 1.はじめに
• 2.マイクロ波照射による選択的ホルモース反応

第7章 食品、医療分野への応用

第1節 電子レンジによる食品のマイクロ波加熱研究の動向

• 1.食品のマイクロ波加熱研究の動向
• 2.食品のマイクロ波加熱の理論
• 3.有限要素法による可視化
• 4.食品が液体である場合
• 5.波長短縮とマイクロ波加熱
• 6.アプリと配布機能による新しい計算環境

第2節 減圧マイクロ波の食品加工への適用

• 1.はじめに
• 2.減圧マイクロ波によるドライトマトの製造
• 3.減圧マイクロ波によるシイタケの乾燥
• 4.おわりに

第3節 濃縮、蒸留へのマイクロ波加熱の応用

• 1.マイクロ波による液体加熱の基本技術
  • 1.1 大量生産を想定した濃縮装置や蒸留装置での課題
    • 1.1.1 原料の体積が大幅に変わる場合のマイクロ波加熱
    • 1.1.2 マイクロ波の浸透深さや集中による問題
  • 1.2 直接照射による液体の加熱
    • 1.2.1 液中照射用矩形アンテナ
    • 1.2.2 液中照射用円錐台アンテナ
• 2.濃縮の応用例
  • 2.1 魚の煮汁の濃縮
  • 2.2 柑橘果汁の濃縮
• 3.蒸留への応用例
  • 3.1 バッチ処理による精油や芳香蒸留水の抽出
  • 3.2 連続処理による精油や芳香蒸留水の抽出

第4節 マイクロ波照射による糖鎖・糖ペプチド合成

• 1.糖鎖合成
  • 1.1 マイクロ波加熱を利用した糖鎖反応
  • 1.2 マイクロ波によるグリコシル化反応経路のコントロール
  • 1.3 低温でマイクロ波照射することで可能となったオリゴ糖合成経路
  • 1.4 糖鎖を基質とした酵素反応へのマイクロ波利用
• 2.ペプチド合成
  • 2.1 マイクロ波迅速加熱特性を利用したペプチド自動合成
  • 2.2 マイクロ波照射がアミノ酸伸長反応を加速する
• 3.糖ペプチド合成
  • 3.1 マイクロ波を利用した糖ペプチド合成
  • 3.2 複雑なO-グリカン糖ペプチド合成の挑戦

第5節 ハイパーサーミアの特徴とマイクロ波加熱の臨床応用

• 1. 温熱療法のメカニズム
• 2. 生体の電波物性
• 3. 加温法
• 4. RF加温法
• 5. マイクロ波加温法
• 6. 加温システム
• 7. その他の加温技術

第6節 ナノバイオ分野におけるマイクロ波の影響

• 1. はじめに
• 2. ナノバイオ分野におけるMWの影響に関する研究
  • 2.1. MW 照射システム
  • 2.2 ペプチドを用いた炭酸カルシウム沈殿物形成 (ミネラリゼーション)
  • 3.2 細胞膜透過ペプチド
  • 3.3 ミトコンドリア移行ペプチド
  • 3.4 社会実装に向けて
    • 3.4.1 ペプチド合成の検討
    • 3.4.2 動物実験に代わる皮膚感作性試験法の開発

第7節 マイクロ波エネルギーの治療への応用

• 1. はじめに
• 2. マイクロ波エネルギーによる腎デナベーション
• 3. マイクロ波エネルギーデバイス

第8節 マイクロ波による農林水産物等の非破壊検査技術