Ултразвуковата енергия действа върху средата, което ще накара частиците да вибрират с висока скорост и да предизвикат механични промени като скорост, ускорение, звуково налягане и интензитет на звука, като по този начин причиняват механични ефекти. Ултразвукът е форма на разпространение на механична енергия, която е свързана с вълновия процес и ще произведе линеен ефект на вибрация. Когато ултразвуковата вълна се разпространява в средата, въпреки че амплитудата на изместването на частиците е малка, ускорението на частицата, причинено от ултразвуковата вълна, е много голямо.
Ако ултразвуковата вълна от 20kHz, 1W/cm2 се разпространява във вода, генерираната от нея амплитуда на звуковото налягане е 173kPa, което означава, че амплитудата на звуковото налягане трябва да се променя 20 000 пъти между положителни и отрицателни 173kPa за секунда, а максималното ускорение на частиците е до 1440km/s2, което е около 1500 пъти ускорението на гравитацията, като интензивното и бързо променящо се механично движение е механичният вибрационен ефект на мощния ултразвук.
Когато ултразвуковата среда не е еднаква слоеста среда (като биологична тъкан, човешко тяло и т.н.), акустичният импеданс на всеки слой среда ще накара отразените звукови вълни да се отразят и да образуват стояща вълна. Антинодите и възлите на стоящата вълна причиняват промени в налягането и напрежението и ускорението. Тъй като масата на различните частици на средата (като биомолекули) е различна, скоростта на вибрациите, причинена от промяната на налягането, е различна, а промяната на налягането, причинена от относителното движение между частиците на средата, е друга причина за ултразвуковия механичен ефект. Механичните ефекти, използващи ултразвук, трябва да бъдат обработени (перфорация, рязане, уплътняване, укрепване на повърхността, заваряване, почистване, полиране и отстраняване на нежелани филми и мръсотия и т.н.), както и използвани за ускоряване на дисперсия, хомогенизиране, емулгиране и раздробяване, стерилизация и други процеси.
Механичният ефект на ултразвука е широко използван в производството и примерите са както следва.
Механично разбъркване
Ултразвукова високочестотна вибрация и радиационно налягане могат да образуват ефективно разбъркване и поток в газ и течност. Силната струя и локалният микробърз поток, генериран от вибрациите на кавитационния мехур върху твърдата повърхност, може значително да отслаби повърхностното напрежение и триенето на течността и да разруши прикрепения слой на интерфейса твърдо-течно вещество, така че да не може да достигне обикновеното нискочестотно механично възбуждане. ефект. Този ефект е физическата основа за прилагане на лекарства през човешката кожа, козметични продукти върху човешката кожа, ултразвукова дегазация, хранително и козметично изравняване и усъвършенстване.
Интердифузия
Ефектът на налягането и високата температура на ултразвуковата вибрация и кавитация се използват за насърчаване на взаимното проникване на молекули между две течности, две твърди вещества или интерфейси течност-твърдо вещество и течност-газ за формиране на нови свойства на материала. Ултразвуково заваряване на метали или пластмаси, ултразвуково емулгиране, почистване, пулверизиране могат да бъдат класифицирани като такива ефекти.
Хомогенизирайте
След като кавитационните мехурчета се затворят, локалната ударна вълна може да смаже частиците в течността, за да стане фина; направи кристала равномерен; разпръснете големите и неравномерни млечни капки в малки еднородни агенти (като медицински контрастни агенти, агенти за лечение на рак и др.); Може дори да включва тромболиза и други ефекти.
Кохезия
Ултразвуковата вибрация може да накара суспендираните частици в газа и течната среда да се движат с различни скорости, увеличавайки шанса за фазов сблъсък; или използване на стоящи вълни, за да ги накара да се насочат към антинодите, като по този начин възниква процес на агломерация. Събирането на прах в димоотвода и изкуственият дъжд попадат в тази категория.
Механично режещо действие
Благодарение на голямото ускорение на ултразвуковата вибрация и ефекта на кавитацията и акустичната корозия, може да се извърши специална и прецизна обработка на твърди и крехки материали (скъпоценни камъни, керамика, стъкло, магнитна стомана и др.).
Разбийте
Използването на ултразвукови импулси с висок интензитет може да раздроби камъни в бъбреците и жлъчката в тялото, без да уврежда меките тъкани.
