微波射频能量:工业加热和干燥用氮化镓

氮化镓(GaN)和射频(RF)能量应用为工业市场带来重大变革。以前分享过氮化镓如何改变烹饪、等离子体照明和医疗过程，接下来在日常生活中的射频能量系列中分享下氮化镓如何用于工业加热和干燥。

从工业角度来看，射频能量并不是一种新技术。多年来，射频干燥器一直为对传统方法反应不佳的材料进行工业加热和干燥。陶瓷、玻璃和玻璃纤维应用需要干燥时不发生开裂的工艺。在其他方法完全失败时，在许多情况下，射频能量为干燥这些材料提供了更多的选择，因为它能以受控的方式除去水分。

射频技术的创新将使整个加热和干燥过程实现更高的效率和更优的控制。以前的射频应用需要使用磁控管来产生能量，但是通过使用半导体器件，整个系统的成本结构会降低，应用可实现更高的精度和更优的控制。食品加工、工业加热和干燥以及能源工业的使用仅仅是一个开始。所实现的低成本和高精度可助力行业领导者（如MACOM）在整个市场中部署创新。

农业过程和射频能量

在之前的文章中，分享过射频技术如何使消费者的烹饪能力发生质的变化。然而，食品加工中的应用在供应链的早期便已开始，射频在辅助巴氏杀菌和干燥的过程中发挥着重要作用。国立卫生研究院(NIH)指出，干燥是许多食品行业和许多农业国家/地区不可缺少的过程。其研究指出，“大量的食品通过干燥来延长保质期、降低包装成本、减少运输重量、改善外观、保留原始味道以及保持营养价值。”

用于商业干燥过程的射频能量可实现更高精度和更优控制，能够为许多其他农业应用提供诸多优势。例如，农民和工业食品生产商在抢收作物，以免干燥时间过长而造成作物干瘪。对于谷物、豆类和种子，射频干燥方法可以更快速地去除水分、缩短加工时间，使作物发挥最大潜力和营养价值。射频能量不仅可以更高效地烹饪家中的食物，还将成为让您获得优质营养的农业流程的一部分。现行MACOM和射频能量联盟等正带头为这些应用实现固态技术，从而通过工艺消除价格和尺寸障碍。

纸张、纺织品和木材   

在书籍《食品加工中的射频加热：原理和应用》中，George B. Awuah、Hosahalli S. Ramaswamy和Juming Tang详细介绍了通过射频加热和干燥方法实现的各种应用（从干菜到苜蓿）。他们还指出，木材、塑料、药物、纸张和纺织品都可以使用射频能量来降低工业过程的成本、提高工业过程的效率。由于射频能量改变了制造上述每种材料的基本步骤，应用范围预计也会扩大。像MACOM这样的领导者正在将氮化镓和固态半导体技术与这些过程相结合，以更低的成本进行广泛使用，从而改变行业的基础状况。

采油  

与传统的干燥和加热方法相比，射频能量使用更少的能量，而且高精度可使每瓦都得到有效利用。从节能的角度来看，射频能量能够通过两种方法为行业带来优势，即降低成本和优化控制。

除节能外，氮化镓和射频能量的另一个能源优势是非常适合石油工业中的工业干燥和加热应用。Suncor等公司已开始通过射频能量进行试验， 以便为采油过程增加热量并生产重质原油。雪佛龙公司将在多步过程中使用射频作为一种开采方法，并就此提交了专利申请。这些技术将帮助石油公司更多地开采石油，更好地控制石油开采过程，还可以减少浪费、提高投资回报率以及降低加热和开采过程的成本，随时准备变革石油工业。

减少对环境的影响

采用固态技术还有望改变石油开采对环境的影响。水力压裂是一种石油开采技术，涉及使用热水和化学品生产原油。此过程的副作用包括污染水质，甚至发生人为地震。射频能量可实现高性价比的替代方案，可减少用水和受污染的残渣。另外，这些采油方法的精确度可减小整个环境的影响。高水平控制使射频能量能够改善采油方法，同时减少温室气体排放。

提高可靠性

固态射频能量设备在这些工业应用中的另一个重要优势是提高了通常全天候运行的过程可靠性。基于磁控管的系统通常会随着时间的推移而降低性能并且需要不断维护或更换，而全新的固态系统能够无维护运行，却不会降低性能。

行业内外

随着射频能量通过加大控制来改进工艺的机会持续增多，MACOM将继续与行业领导者合作，以应用最佳实践并通过我们的硅基氮化镓(GaN-on-Si)解决方案实现射频能量。确保了解有关射频能量趋势应用及其如何应用于您的日常生活的更多信息，并核实创建用于简化射频能量应用设计过程的MACOM工具包。
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