梯级利用煤粉炉粉煤灰中铝、硅等资源是实现其减量化和资源化的重要途径。然而传统加热条件下添加助剂的活化工艺能耗高,阻碍了相关技术的工业化放大。本课题依托研究组开发的低能耗微波活化粉煤灰新技术,利用电磁场模拟和实验验证系统地研究了固相反应过程中的微波效应,发现：在微波辐照作用下,固体颗粒间隙存在电场能汇聚现象,即颗粒间隙电场强度明显高于系统其它区域。电场能的汇聚会导致固体颗粒局部区域迅速升温,造成非均匀加热,形成所谓的“热点”及“非等温加热”。电场汇聚强度受到颗粒接触面法线与微波外加电场方向夹角θ,颗粒尺寸,颗粒间距d及颗粒介电常数的影响。颗粒间的电场汇聚作用随烧结颈的增加而消失。在微波烧结过程中,电介质颗粒颈部因电场汇聚作用迅速生成液相,又因液相的吸波能力远高于固相,因此在电介质颗粒烧结体系中,微波汇聚产生的液相在电场汇聚消失后仍能有效的吸收微波能促进烧结的进行,进而产生微波“非等温”现象。而伴随材料介电常数增至无穷大,即当微波作用对象为金属颗粒时,颈部液相会在汇聚作用消失后迅速冷却从而产生更多的晶核,即出现学者在微波烧结过程中观察到的“限制晶体生长”现象。将碳酸钙与粉煤灰混合,不仅可以有效地增强电场汇聚作用,而且易于形成低共熔体,将固相反应转化为局部固液相反应,进而加速微波活化粉煤灰进程。以上对微波电场汇聚作用的系统研究为微波能在固相烧结领域的广泛应用提供了理论依据。