1. 2實驗設(shè)計的合理性和邏輯性問題
  實驗方法的合理性和邏輯性是成功的關(guān)鍵，目前，非熱效應(yīng)實驗研究方法主要有效應(yīng)差異比較法和特征法.
  效應(yīng)差異法是指從傳統(tǒng)加熱與微波加熱所產(chǎn)生的結(jié)果的差異性出發(fā)來證明非熱效應(yīng)，目前以此為基礎(chǔ)的實驗方法主要包括下面幾種：
實驗方法1：相同初末溫度比較法

這是最常見的被人們用來證明非熱效應(yīng)的方法.對于作用對象，通過微波加熱和傳統(tǒng)加熱兩種方法從相同的初始溫度加熱到相同的末溫，得到不同的效果，由此推斷存在非熱效應(yīng).Bogdal等在1998年研究不同的有機合成實驗中觀察到微波加熱與傳統(tǒng)加熱有不同的反應(yīng)速率。Gedye等許多科學(xué)家在多種化學(xué)合成中發(fā)現(xiàn)了在加熱到相同溫度條件下微波加熱與傳統(tǒng)加熱有顯著的不同。這些實驗都是基于以上思路來證明非熱效應(yīng)的.
  實際上，即使是做到了反應(yīng)物被加熱到完全相同的溫度，那么非熱效應(yīng)也不能得到驗證.首先，最終的相同溫度不能反映它們在反應(yīng)的過程中的溫度變化，往往在加熱到相同溫度時，它們可能經(jīng)歷了不同的時間和溫度狀態(tài).可以從理論上證明:對同一個反應(yīng)不同的溫升曲線可以導(dǎo)致不同的反應(yīng)結(jié)果.當(dāng)然，也有一些實驗做到了不但初始溫度和末溫相同，而且升溫速率也基本一致.Martin等對Zn0陶瓷采用微波燒結(jié)及常規(guī)燒結(jié)，發(fā)現(xiàn)在升降溫速度及最終溫度相同條件下，當(dāng)溫度大于600℃時，微波燒結(jié)收縮率比常規(guī)燒結(jié)收縮率大，并且燒結(jié)體致密度增。但是，這種升溫速率上的基本一致是難以保證整個實驗結(jié)果的一致性，因為微波加熱和傳統(tǒng)加熱的方式不同，很難使得一個很短的時間內(nèi)溫度曲線的重合，只能說，從整個加熱過程來看，其溫升曲線是基本重合的，并且很多局部溫升和微觀熱點是難以測量的.我們在硫酸鈣結(jié)晶過程中，通過特殊控溫方法，使得微波加熱與傳統(tǒng)水浴加熱從相同初始溫度以相同溫升速率加熱硫酸鈣生成反應(yīng)到相同末溫，發(fā)現(xiàn)微波與傳統(tǒng)加熱條件下硫酸鈣晶體物相組成略有不同，微波加熱下生成了少量需更高溫度才能產(chǎn)生的半水硫酸鈣晶體，同時，兩種加熱方式下晶體形貌有明顯差異。因為微波加熱反應(yīng)過程中，觀測到有爆裂現(xiàn)象發(fā)生.由此推斷，這種特殊的結(jié)晶產(chǎn)物，很可能是因為局部的微觀熱點造成的，而這種微觀熱點無法用常規(guī)溫度計測量得到.所以很可能這種結(jié)構(gòu)和形貌上的差異還是由于溫度變化造成的，因而只能稱為特殊效應(yīng)，而不是非熱效應(yīng)。

通過特殊手段使得作用系統(tǒng)恒溫，那么在相同溫度下，微波加熱與傳統(tǒng)加熱效果不同就認為存在非熱效應(yīng).1990年Bose將反應(yīng)物放在裝有冰水混合物的燒杯中以確保恒溫，在這樣的條件下，他們獲得了與相同溫度下傳統(tǒng)加熱方法不一樣的結(jié)果。三磷酸腺貳水解反應(yīng)在同樣的條件下，微波加熱下水解的速率較傳統(tǒng)速率快12-15倍。Clark采用微波與常規(guī)混合燒結(jié)方法對穩(wěn)定氧化錯進行研究，發(fā)現(xiàn)微波場存在時，在相同溫度下，收縮率增加。但是這些恒溫手段仍然存在問題，因為溫度計只能測量到宏觀溫度，對于局部溫升難以測量.問題的根本還在于對于溫度的控制方法上。
 
實驗方法3：微波加熱特有效應(yīng)法

微波加熱所取得的效果在傳統(tǒng)加熱方法下不能獲得，那么就認為存在非熱效應(yīng).Maoz等在1998年通過一個自組裝的雙極性的雙分子層固定于惰性硅樹脂的熱沉積過程中在酞亞胺表面發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)加熱無法獲得的變化卿〕.1999年Haswell等在微波輻射下的固相分離過程中觀測到傳統(tǒng)加熱中不能觀測到的現(xiàn)象.目前爭議頗多的微波低溫反應(yīng)，就是在微波加熱的過程中用干冰冷卻，使得在如此低的溫度下不能進行的反應(yīng)在微波輻射下仍能進行.深人思考，這些實驗也不能證明非熱效應(yīng)的存在性.例如:微波加熱下包括水在內(nèi)的許多化學(xué)溶劑的沸點都有一定提高，通常沸點下不能進行的反應(yīng)在微波輻射下也可以進行.此外，微波加熱可以獲得傳統(tǒng)加熱無法得到的巨大熱梯度。如上所述，系統(tǒng)宏觀溫度很低并不能保證局部熱點的高溫.這種溫度上的不同所造成的差異，當(dāng)然是不能把它歸結(jié)于非熱效應(yīng)。
 
實驗方法4：傳統(tǒng)加熱特有效應(yīng)法

 這實際上和方法(3)基本是一致的，是指用傳統(tǒng)加熱方法可以獲得的結(jié)果用微波無法獲得.這就是所謂的逆微波特殊效應(yīng).關(guān)于逆微波特殊效應(yīng)的實驗最近也有報道加，這種結(jié)果是否是加熱方式造成的溫度上的不同，仍然不能肯定，有待進一步研究。
 
實驗方法5：特征法

 微波加熱化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的一些非熱效應(yīng)具有的非線性特征，比如頻率和功率窗效應(yīng)等，由此認為這樣的效應(yīng)是非熱效應(yīng).Thuillier和Jullien在實驗中發(fā)現(xiàn)DGEBA和DDS混合物的硬化反應(yīng)速率并不直接的依賴于反應(yīng)溫度，而與作用微波脈沖寬度有關(guān)川.Beldjoudi等發(fā)現(xiàn)了重復(fù)頻率為23. 8,200 Hz的微波脈沖對交聯(lián)具有最佳的作用效果。MIT的Senise等在合成乳化不飽和多聚體樹脂時，發(fā)現(xiàn)存在功率窗這一事實.從獲得的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)中，可以清楚地觀測到反應(yīng)級數(shù)的變化，暗示了微波能適當(dāng)?shù)刈饔糜诜磻?yīng)}z7.其實，這些非線性特性并不是非熱效應(yīng)的充分必要條件，因為在微波加熱過程中，如果功率很高，也有可能產(chǎn)生非線性特性.對于典型的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)來說，在微波輻射下，化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)吸收電磁能量轉(zhuǎn)化成熱能，溫升改變了化學(xué)反應(yīng)速率，系統(tǒng)中物質(zhì)成分的變化和溫度升高都會導(dǎo)致等效復(fù)介電系數(shù)變化從而引起電磁傳播特性的變化，反過來又影響電磁波的吸收和反射.這意味著反應(yīng)系統(tǒng)的宏觀等效介電系數(shù)不僅是時變的與溫度有關(guān)的函數(shù)，而且通過溫度還與人射的微波功率有關(guān)，此時介電系數(shù)的變化具有典型的非線性和非平衡特征，而微波加熱中需要引人等效介電系數(shù)，這種非線性特征將會被引人Maxwell方程中.此時，這種非平衡系統(tǒng)對微波的響應(yīng)就有可能產(chǎn)生非熱特性，所以這些非熱效應(yīng)的特征可能并不是微波本身帶來的，而是加熱過程帶來的。所以從目前的實驗研究結(jié)果來看，還不能就是否存在微波的“非熱效應(yīng)”下定論.從實驗方面來說，需要更為嚴密的實驗手段和方法，特別是微波輻射下溫度空間分布的精細測量。
 
2 微波對反應(yīng)系統(tǒng)自組織行為的影響
(1)反對非熱效應(yīng)的觀點
  在無外加電磁場時，反應(yīng)物分子碰撞的方向性將肯定維持一個統(tǒng)計學(xué)上的各向同性.在有外加電磁場時，越來越多的極性分子在取向作用下趨于和電場方向一致，電場就會導(dǎo)致碰撞方向的各向異性，但與此同時，熱運動又會使它趨于各向同性.根據(jù)langevin函數(shù)計算，在室溫下，大約需要10' V/m的強電場才會影響反應(yīng)物分子之間的隨機碰撞，引起自組織行為。所以通常情況下，由于熱運動，微波輻射下反應(yīng)物分子仍然保持著其碰撞的隨機性，電場太弱是不可能引起自組織行為的.并且，在微波加快化學(xué)反應(yīng)中常常伴隨著高溫產(chǎn)生，電場越強，溫度越高，因而更難影響反應(yīng)物分子的隨機碰撞，誘導(dǎo)自組織化。

(2)同意非熱效應(yīng)的觀點
  反對者忽略了一個問題，langevin函數(shù)是以平衡態(tài)理論的Maxwell-Boltzmann分布為基礎(chǔ)的，對于非平衡態(tài)理論的相應(yīng)計算是否可靠也是值得懷疑的.一個遠離平衡的開放物理化學(xué)體系是具有發(fā)生自組織過程的能力的.這樣的一種體系通過不斷地與外界交換物質(zhì)和能量，就有可能從原有的混亂無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變成為一種在時間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)，平時只能作為噪聲或者干擾的弱電磁場就可能對系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響.目前非線性系統(tǒng)中被人們觀察到的隨機共振現(xiàn)象就是一個典型的例子。
 
3結(jié)論
(1)與弱電磁場對生物體的“非熱效應(yīng)”研究不同，微波加快化學(xué)反應(yīng)中的微波功率較高，系統(tǒng)往往伴隨有顯著的溫度升高.要區(qū)別效應(yīng)是由溫升引起的還是別的什么因素引起的非常困難。
(2)微波加快化學(xué)反應(yīng)中的“非熱效應(yīng)”缺乏理論依據(jù)，微波與化學(xué)反應(yīng)相互作用需要深人研究，特別是電磁場與非平衡系統(tǒng)的相互作用研究。
(3)實驗方案仍然不成熟，需要合理設(shè)計，全方位的考慮，目前實驗中最迫切需要解決的當(dāng)然是溫度的測量和控制問題，特別是微波輻射下溫度空間分布的精細測量。
(4)從目前的研究結(jié)果來看，還不能就是否存在微波的“非熱效應(yīng)”下定論。