低温保存中，影响细胞或组织存活的一个重要因素是其复温过程。传统的复温方式都是将低温保存后的细胞和组织放到37℃的水浴或者直接暴露在空气中进行复温，这些方式有很大的弊病，首先由于生物材料相对较低的导热系数与较大的比热容，采用传统复温方式很难获得较高的复温速率；其次，由于只是在表面加热，将导致不同区域之间会存在大的温度梯度，从而形成热应力对组织造成机械损伤。微波所具有的穿透性与热效应，使得其对物体的加热过程是一体积效应，因此用微波加热低温保存后的生物组织看起来是解决目前复温问题的关键所在。但是，如果对微波加热过程不加以控制，那么由于会出现“加热失控”而很难达到对组织的均匀加热。因此必须对微波复温过程进行实验和数值上的研究，以达到均匀复温的目的。微波复温的加热均匀性影响因素很多，包括样品物性、微波腔模式、样品尺寸形状等，因而十分复杂。 本文首先针对复温过程中生物组织低温下物性的缺乏，建立了一套测量系统并测量了几种材料的物性。利用波导测量线设备与低温水浴建立了一套测量低温下生物组织和低温保护液介电常数与电导率的实验系统，用已知其材料物性的有机玻璃与聚乙烯对实验系统进行了验证，证明了该系统能够对材料的介电常数与电导率进行精确测量。测量了-45℃到30℃，频率为8～12GHz的猪类脂肪、-25℃到30℃，频率为8～12GHz的猪后腿肌肉和体积比浓度为5％、15％和30％DMSO溶液在-25℃到15℃之间的介电常数与电导率，并对三者随温度变化的特性进行了对比讨论，总结了生物组织在-10℃附近介电物性的变化规律与低温保护液介电物性随浓度变化的规律。引入热稳定因子，分析了前面三种所测材料的热稳定性。 其次建立了微波腔中复温的三维数值模型，分析了样品内部电场均匀度随微波腔模式、样品物性、样品尺寸与形状的变化规律，提出一些改善复温结果的方法。首次用有限元法建立了微波复温的三维数值模型，该模型被文献的实验数据所验证。然后采用该模型对样品内部电场不均匀度的影响因素进行了分析，发现TE101模的谐振波比TE103模在样品内部具有更好的均匀性分布。接着分析了样品物性对内部电场分布的影响，发现所分析的样品内部电场强度峰值随介电常数εr增大而减小，不均匀度随电导率σ增大而增大。针对球形、方形与圆柱形三种基本形状的样品，比较了内部电场分布不均匀性，同时也比较了圆柱形样品三种摆放方式时的不均匀性分布，从比较结果中发现球形样品具有最好的电场分布均匀性，最有可能实现均匀复温。最后分析了不同尺寸的球形样品内部电场不均匀性分布，发现不均匀度变化与直径的平方成正比，而不同尺寸样品相同位置的不均匀度却比较接近。 最后讨论分析了微波复温的优化设计，引入复合复温概念，分析并讨论了对流以及开停循环对复温结果的影响。对比分析了几个不同功率下无对流时的微波复温过程及最大温差，以及在一定输入功率的工况下，由不同对流换热系数的复合复温所形成的结果，发现加入对流的复合复温不但可以加快球壳的升温速度，还可以抑制球中心的升温速度，同时也发现太大的对流换热系数将在外球壳内造成更大的温度梯度。提出一个最大对流换热系数的估算公式，采用该公式计算出三种功率下的最大换热系数，并选取相应的数值进行复合复温计算模拟，发现结果能满足外球壳内的温度梯度不大于复温过程中的最大温度梯度要求，而输入功率越低，对流所起的效应越明显。引入开停循环方式来调节输入功率，对比了有开停循环的复温与等价功率下的连续复温过程，发现两者的复温曲线重合度很高，同时发现有开停循环的复温过程其最大温差略小于连续复温过程。