日常生活中的射頻能量第4部分：工業(yè)加熱和干燥用氮化鎵

氮化鎵(GaN)和RF(射頻)能量應(yīng)用將為工業(yè)市場帶來重大變革。我們研究了氮化鎵如何改變烹飪、等離子體照明和醫(yī)療過程，接下來將在日常生活中的射頻能量系列第4部分中研究氮化鎵如何用于工業(yè)加熱和干燥。

從工業(yè)角度來看，射頻能量并不是一種新技術(shù)。多年來，射頻干燥器一直為對傳統(tǒng)方法反應(yīng)不佳的材料進行工業(yè)加熱和干燥。陶瓷、玻璃和玻璃纖維應(yīng)用需要干燥時不發(fā)生開裂的工藝。在其他方法完全失敗時，在許多情況下，射頻能量為干燥這些材料提供了唯一選擇，因為它能以受控的方式除去水分。

射頻技術(shù)的創(chuàng)新將使整個加熱和干燥過程實現(xiàn)更高的效率和更優(yōu)的控制。以前的射頻應(yīng)用需要使用磁控管來產(chǎn)生能量，但是通過使用半導(dǎo)體器件，整個系統(tǒng)的成本結(jié)構(gòu)會降低，應(yīng)用可實現(xiàn)更高的精度和更優(yōu)的控制。食品加工、工業(yè)加熱和干燥以及能源工業(yè)的使用僅僅是一個開始。所實現(xiàn)的低成本和高精度可助力行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者(如MACOM)在整個市場中部署創(chuàng)新。

農(nóng)業(yè)過程和射頻能量

在之前的博客文章中，我們已經(jīng)討論過射頻技術(shù)如何使消費者的烹飪能力發(fā)生質(zhì)的變化。然而，食品加工中的應(yīng)用在供應(yīng)鏈的早期便已開始，射頻在輔助巴氏殺菌和干燥的過程中發(fā)揮著重要作用。國立衛(wèi)生研究院(NIH)指出，干燥是許多食品行業(yè)和許多農(nóng)業(yè)國家/地區(qū)不可缺少的過程。其研究指出，“大量的食品通過干燥來延長保質(zhì)期、降低包裝成本、減少運輸重量、改善外觀、保留原始味道以及保持營養(yǎng)價值。”

用于商業(yè)干燥過程的射頻能量可實現(xiàn)更高精度和更優(yōu)控制，能夠為許多其他農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供諸多優(yōu)勢。例如，農(nóng)民和工業(yè)食品生產(chǎn)商在搶收作物，以免干燥時間過長而造成作物干癟。對于谷物、豆類和種子，射頻干燥方法可以更快速地去除水分、縮短加工時間，使作物發(fā)揮最大潛力和營養(yǎng)價值。射頻能量不僅可以更高效地烹飪家中的食物，還將成為讓您獲得優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)的農(nóng)業(yè)流程的一部分。MACOM和射頻能量聯(lián)盟正帶頭為這些應(yīng)用實現(xiàn)固態(tài)技術(shù)，從而通過工藝消除價格和尺寸障礙。

紙張、紡織品和木材

在他們的書籍《食品加工中的射頻加熱：原理和應(yīng)用》中，George B. Awuah、Hosahalli S. Ramaswamy和Juming Tang詳細介紹了通過射頻加熱和干燥方法實現(xiàn)的各種應(yīng)用(從干菜到苜蓿)。他們還指出，木材、塑料、藥物、紙張和紡織品都可以使用射頻能量來降低工業(yè)過程的成本、提高工業(yè)過程的效率。由于射頻能量改變了制造上述每種材料的基本步驟，應(yīng)用范圍預(yù)計也會擴大。像MACOM這樣的領(lǐng)導(dǎo)者正在將氮化鎵和固態(tài)半導(dǎo)體技術(shù)與這些過程相結(jié)合，以更低的成本進行廣泛使用，從而改變行業(yè)的基礎(chǔ)狀況。

采油

與傳統(tǒng)的干燥和加熱方法相比，射頻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。從節(jié)能的角度來看，射頻能量能夠通過兩種方法為行業(yè)帶來優(yōu)勢，即降低成本和優(yōu)化控制。

除節(jié)能外，氮化鎵和射頻能量的另一個能源優(yōu)勢是非常適合石油工業(yè)中的工業(yè)干燥和加熱應(yīng)用。Suncor等公司已開始通過射頻能量進行試驗， 以便為采油過程增加熱量并生產(chǎn)重質(zhì)原油。雪佛龍公司將在多步過程中使用射頻作為一種開采方法，并就此提交了專利申請。這些技術(shù)將幫助石油公司更多地開采石油，更好地控制石油開采過程，還可以減少浪費、提高投資回報率以及降低加熱和開采過程的成本，隨時準備變革石油工業(yè)。

減少對環(huán)境的影響

采用固態(tài)技術(shù)還有望改變石油開采對環(huán)境的影響。水力壓裂是一種石油開采技術(shù)，涉及使用熱水和化學品生產(chǎn)原油。此過程的副作用包括污染水質(zhì)，甚至發(fā)生人為地震。射頻能量可實現(xiàn)高性價比的替代方案，可減少用水和受污染的殘渣。另外，這些采油方法的精確度可減小整個環(huán)境的影響。高水平控制使射頻能量能夠改善采油方法，同時減少溫室氣體排放。

提高可靠性

固態(tài)射頻能量設(shè)備在這些工業(yè)應(yīng)用中的另一個重要優(yōu)勢是提高了通常全天候運行的過程可靠性?；诖趴毓艿南到y(tǒng)通常會隨著時間的推移而降低性能并且需要不斷維護或更換，而全新的固態(tài)系統(tǒng)能夠無維護運行，卻不會降低性能。

行業(yè)內(nèi)外

隨著射頻能量通過加大控制來改進工藝的機會持續(xù)增多，MACOM將繼續(xù)與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者合作，以應(yīng)用最佳實踐并通過我們的硅基氮化鎵(GaN-on-Si)解決方案實現(xiàn)射頻能量。確保了解有關(guān)射頻能量趨勢應(yīng)用及其如何應(yīng)用于您的日常生活的更多信息，并核實創(chuàng)建用于簡化射頻能量應(yīng)用設(shè)計過程的MACOM工具包。