材料受熱本質上是立體的，并不局限于表面積。利用微波輻射處理PMC（聚合物基復合材料），聚合物內部產生熱量的機制是偶極子重取向。偶極子重新排列以至與振蕩電場取向相同。偶極子的這些頻繁運動受到慣性、摩擦、彈性、分子相互作用力并導致整個材料均勻加熱。一般PMC由兩相基體和增強體組成。具有高介電常數的材料在輻射時吸收更多的微波能量以被加熱；然后熱量通過熱傳導的方式被轉移到低介電材料上并保持恒定。前文提到過，與傳統的處理技術相比，選擇性加熱工藝被認為是處理復合材料時具有更高的效率和更均勻的加熱。另一方面，如果復合材料中沒有任何成分具有所需的介電特性（如不透明材料），在這種情況下，可以向材料中添加導電材料完成微波加熱過程。有關報道指出，微波加熱的效率和熱傳導速率隨著增強材料、填料或添加劑體積分數的增加而變化。總的來說，微波加熱處理PMC取決于以下幾個因素：偶極子的結構、溫度、電導率、微波頻率和材料本身的介電性質。具有低介電常數的增強體，例如，玻璃、芳族聚酰胺不會顯著吸收微波輻射；在這種情況下，微波被聚合物基體吸收。基體加熱后，熱量部分轉移到增強體材料中。反之，如果增強體與基體相比具有高介電常數，例如在天然纖維增強的熱塑性聚合物復合材料中，微波被增強體吸收，加熱后部分熱量通過熱傳導的方式進入基體。大多數天然纖維的介電常數在3–6的范圍內，而聚合物的介電常數范圍為2.26–2.4。

在熱固性PMC中，由于隨著溫度的升高，聚合物的化學結構會發生變化，微波加熱會改變基體材料的介電性能。熱固性基體在微波作用下發生交聯改變結構從而改變材料的介電性能。通常，在室溫下，所有熱固性聚合物都是液態的，在加入硬化劑后隨著時間的推移而固化。在室溫微波照射下，聚合物分子有效吸收微波能量，但隨著交聯程度增加，分子鏈粘度增加，限制了偶極子在振蕩電場中運動，從而降低熱固性材料對微波能量的有效吸收。在室溫下，熱固性PMC的固化過程主要由基質材料完成。然而，在高溫下，熱固性PMC的能量吸收主要取決于增強纖維的介電常數。

熱塑性聚合物復合材料的微波處理非常困難，主要受三個方面限制：結晶度、溫度和導電性。一直以來，具有較高結晶度的熱塑性塑料（大于45%），由于偶極子運動受限，因此基體不會吸收微波能量，只有纖維會吸收能量，然后熱量通過傳導的方式進入基體。當基體達到玻璃化溫度（Tg）以上，結晶態被破壞，偶極子可以運動，此時基體可以吸收微波能量，有助于材料均勻加熱。另一方面，如果熱塑性塑料基體和增強體都能吸收微波能量，那么兩種材料吸收能量的百分比取決于每種材料的介電損耗因數。盡管使用微波加熱熱塑性PMC在實際生產中還存在一些問題，但與傳統加工技術相比，微波加工優勢還是突出的。熱塑性聚合物的能量吸收機理復合材料如圖4所示。

圖4 微波輻射下聚合物復合材料的加熱過程

熱固性聚合物樹脂是復合材料當中廣泛應用的基體材料，其中環氧樹脂由于其相對良好的機械和物理性能成為復合材料中熱固性聚合物樹脂基體的代表。固化過程是指將具有低分子量的液體聚合物轉化為三維高度交聯固體。在壓力作用下，隨著熱量的增加，樹脂由液態變為固態。固化聚合物樹脂的物理和化學性質主要取決于固化方法和條件（溫度和時間）。傳統的固化技術種類繁多，有室溫固化、熱固化爐內固化、加熱模具、熱壓、高壓釜、電子光束加熱等。隨著對PMC的需求不斷增加，固化技術也得到發展，紫外光、伽馬射線、電子束，微波輻射等技術相繼出現，其中微波固化技術尤為重要。

碳纖維增強樹脂（CFRP）已獲得近幾十年來受到廣泛關注，主要應用于航空航天領域。使用微波固化CFRP的研究已有報道。微波加熱熱固性聚合物通過極化過程產生熱量。極化有幾種類型，但只有偶極極化和界面極化是能量轉移的方式。極化水平取決于材料的介電特性。高介電損耗材料，具有低微波DP，此類材料可以反射絕大多數的微波。具有低介電損耗因數的材料，具有高DP，這意味著它們吸收具有更少的能量微波輻射。對于碳纖維增強復合材料的微波能量吸收很大程度上取決于光纖軸和EM波方向夾角。在最近的一項研究中，Zhou等人通過實驗確定不同夾角對微波吸收的影響。據報道，在單向CFRP層壓板中，平行于電場排列的纖維不吸收微波并且表現為反射材料。而對于90^? 布層角度，最大微波能量被垂直排列的碳纖維吸收。另外一些研究表面，微波沒有影響固化反應，只是提高了反應速率。通過對環氧樹脂、雙馬來酰亞胺和聚酰亞胺三種不同基體研究微波固化過程的機理和反應速率，發現微波對反應動力學沒有顯著影響，而EM產生的溫度分布區域中觀察到的固化過程隨時間變化而變化。

Drzal等人認為，這是微波固化CFRP可以提高纖維-基質界面的粘附力，這是由于在加熱過程中，微波能量優選地被碳纖維吸收，然后通過傳導將其轉移到聚合物基體，從而使其具有更好的界面性質。據報道，微波固化使用在玻璃纖維聚合物復合材料中時也有類似的效果。相比高壓釜固化等傳統處理方法，微波固化具有更少的處理時間和能耗，顯著降低CFRP產品的制造成本。碳納米管增強聚合物也可以通過微波加熱在更短的時間內更有效地加工。

盡管使用微波加熱聚合物復合材料使其固化有很多好處，但該技術尚未在行業中得到廣泛認可。主要原因包括：（a）缺乏工藝中使用的工具（b）生產初期投資過高（c）與傳統工藝相比，工藝需要成本更高的消耗材料；（d）微波發射器的尺寸不合適（e）復雜幾何形狀的模具加熱特性需要在商業使用前進行驗證（f）對于光纖材料，選擇性微波加熱耦合可導致斑點和電弧（g）難以在材料內部形成均勻電磁場（h）微波處理期間微波輻射泄漏危及生產安全。

有人認為，降低成本對于微波工藝商業化來說很重要。微波加熱固化必須可以生產與市場上具有同等機械性能或更好水平的部件，才可以取代傳統工藝。微波加熱固化CFRP的機械性能取決于工藝和材料等因素。研究人員已經研究并報道了微波加熱固化CFRP的壓縮、層間剪切、層間斷裂韌性、拉伸和彎曲性能。用微波加熱固化復合材料（MCC）與熱固化復合材料（TCCs）相比，其性能優異。最近提出了一種新的間接微波加熱方法，Rao等人研究了間接微波加熱固化工藝玻纖/環氧樹脂復合層壓板。Li等人研究了多取向CFRP復合材料間接微波加熱固化過程，結果表明多取向剛性碳纖維CFRP層壓板的面內電磁特性導致材料無法吸收微波能量。Zhou等人提出了一個獨特的解決方案，通過引入超薄和由電介質間隔物支撐的柔性諧振結構高反射CFRP層壓板，形成金屬絕緣體CFRP，可以耦合微波磁場中的層壓板。這個設計可以有效地在碳纖維增強樹脂內部產生強電流將微波能量轉換為熱能，從而加熱層壓材料。通過改變共振結構的排布，垂直穿透微波（VPM）也被提出作為多取向CFRP層壓板微波加熱的解決方法。與高壓釜加熱工藝相比，微波固化CFRP層壓板的溫度均勻性有助于提高復合材料的力學性能，控制特定區域的溫度分布，也稱為通過頻率選擇性吸收進行區域調節微波加熱。但微波加熱復合材料工藝在工業領域的的應用始終受限。研究表明，能夠生產大規模的微波加熱器，必須要配套有精確控制和優化工藝過程的組件，確保可重復性生產。