功能化应用是实现木材高附加值利用的有效途径,渗透性问题是实现木材功能化应用的主要难点。高场强微波处理可以明显改善木材的渗透性,但关于高场强微波处理过程中微波场与木材的耦合机理研究尚未明确,导致在产业化设备生产中需要反复的工艺摸索,增加了生产工作量。本文以人工林樟子松为处理对象,以樟子松试材的介电特性为研究基础,探讨樟子松处理材反应腔的设计原理,开展高场强微波处理时木材的耦合机理以及其电磁场与温度场的多物理场耦合仿真研究,从处理材宏观、微观两个方面归纳处理后试材的工艺标准。本文的主要研究内容包含以下几个方面:1)对高场强微波木材处理机理的系统研究。结合电磁场与传热传质两者机理耦合情况下的试材反应,确定樟子松试材在不同含水率情况下的耦合机理;2)以试材介电特性为测试平台,获取人工林樟子松在含水率、温度参数变化情况下的介电特性数值,利用高性能仿真软件Comsol Multiphysics对以微波作为唯一能源情况下的试材进行电磁场和温度场仿真技术研究。3)利用CST和Creo2.0两种软件,对高场强微波处理木材装备进行加热腔内部电磁场仿真与三维实体建模,为前期多物理场的仿真研究提供谐振腔参数。4)对人工林樟子松进行200 k W大功率连续式微波处理,以樟子松实际吸收微波能为参数,分析处理材宏观结构及微观结构的破坏情况,并以两种破坏情况为依据制订相应标准,为后期的功能化应用提供实验基础。本论文的研究主要得出以下结论:1.将樟子松试材理论化视为由液态水、结合水和木质本身三种组分组成的混合物。在相同高场强微波作用下,不同含水率试材其内部水分迁移方式不同,含水率在纤维饱和点以上试材内部其水分迁移形式以达西定律为主,含水率在纤维饱和点以下的试材内部其水分迁移形式以菲克定律为主。2.同一含水率下,无论试材是处于2450 MHz还是915 MHz的频率下,试材的介电特性均随温度的增大而增加,其整体数值呈上升趋势,试材的介电常数和损耗角正切值均随含水率的增大而增加;相对于水的介电常数和损耗角正切值,樟子松试材本身的介电常数和损耗角正切值小很多,所以湿木材的介电常数主要取决于自身含水率的大小,含水率越高,则水分在试材中所占的比例也越高,相应的介电常数也越大。3.针对横截面为220 mm×120 mm（宽×高）的大尺寸处理试材,微波谐振腔最佳尺寸应为550 mm×340 mm×280 mm（长×宽×高）;处理材所用微波装备的馈口形式以四馈口为佳,且上下谐振腔馈口与左右谐振腔馈口形式应为垂直分布。4.含水率越高的试材因内部水分比例较高,其内部的介电常数和介电损耗角正切值较大,因此微波在试材中的介质波长变短,而微波在试材中介质波长的变化则会影响整个试材电磁场分布。5.从宏观角度研究了高场强微波处理对樟子松裂纹的影响,并相应制定了樟子松处理材质量要求标准。同一含水率下,试材吸收微波能量越大、处理时间越长,其横切面的面积膨胀率及裂缝面积比例也相应增大。当试材处理时间为80 s、微波输入功率为100 k W时,试材的面积膨胀率和裂纹面积比均最小;当含水率为40%-60%、处理时间为120 s、微波输入功率为140 k W时,樟子松横截面积的裂纹面积比和裂纹数量最大,且裂缝细长占满整个横截面积。6.从微观角度研究了樟子松内部的结构破坏,如木材纹孔膜、射线细胞及主细胞（管胞、导管等）的破坏。同一含水率与同一微波输出功率下,随着处理时间的增加,试材内部经历“起初的纹孔未破坏→纹孔破坏→射线薄壁细胞破坏”的变化,当试材的大部分纹孔被破坏后,射线薄壁细胞才开始破坏。