Wenn sich Ultraschallwellen im Medium ausbreiten, erfährt das Medium aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Ultraschallwellen und dem Medium physikalische und chemische Veränderungen, die zu einer Reihe mechanischer, thermischer, elektromagnetischer und chemischer Ultraschalleffekte führen, darunter die folgenden Effekte:
Mechanischer Effekt
Die durch Ultraschall verursachte mechanische Wirkung kann die Emulgierung von Flüssigkeiten, die Verflüssigung von Gelen und die Dispersion von Feststoffen fördern. Wenn die Ultraschallflüssigkeit im Medium eine stehende Welle bildet, werden die in der Flüssigkeit suspendierten winzigen Partikel aufgrund der mechanischen Kraft am Knotenpunkt kondensiert und bilden periodische Ansammlungen im Medium.
Elektromagnetischer Effekt
Wenn sich Ultraschallwellen in piezoelektrischen Materialien und magnetostriktiven Materialien ausbreiten, kommt es aufgrund der mechanischen Wirkung von Ultraschallwellen zu einer induzierten Polarisation und induzierten Magnetisierung.
Kavitationseffekt
Bei der Einwirkung von Ultraschallwellen auf die Flüssigkeit können zahlreiche kleine Bläschen entstehen. Ein Grund dafür ist, dass in der Flüssigkeit eine lokale Zugspannung entsteht, die einen Unterdruck erzeugt. Durch den Druckabfall wird das ursprünglich in der Flüssigkeit gelöste Gas übersättigt und entweicht aus der Flüssigkeit in Form kleiner Bläschen. Ein weiterer Grund ist, dass die Flüssigkeit durch die starke Zugspannung in einen Hohlraum „zerreißt“, der als Kavitation bezeichnet wird. Im Hohlraum befindet sich Flüssigkeitsdampf oder ein anderes Gas, das sich in der Flüssigkeit löst, möglicherweise sogar ein Vakuum. Die durch Kavitation gebildeten kleinen Blasen bewegen sich weiter, wachsen oder platzen mit der Vibration des umgebenden Mediums. Wenn es platzt, platzt die umgebende Flüssigkeit plötzlich in die Blasen und erzeugt hohe Temperaturen und hohen Druck sowie Stoßwellen. Die innere Reibung, die mit der Kavitation einhergeht, kann eine elektrische Ladung erzeugen und aufgrund der Entladung Lumineszenz in den Blasen verursachen. Die Technologie der Ultraschallbehandlung in Flüssigkeiten hängt hauptsächlich mit der Kavitation zusammen.
Thermischer Effekt
Aufgrund der hohen Ultraschallfrequenz und der hohen Energie kann es bei Absorption durch das Werkstück zu erheblichen thermischen Effekten kommen.
Chemische Wirkung
Durch die Wirkung von Ultraschallwellen können bestimmte chemische Reaktionen gefördert oder beschleunigt werden. Beispielsweise erzeugt reines destilliertes Wasser nach der Ultraschallbehandlung Wasserstoffperoxid; In Stickstoff gelöstes Wasser erzeugt nach der Ultraschallbehandlung salpetrige Säure. und die wässrige Farbstofflösung ändert nach der Ultraschallbehandlung ihre Farbe oder verblasst. Diese Phänomene gehen immer mit Kavitation einher. Ultraschall kann auch die Hydrolyse-, Zersetzungs- und Polymerisationsprozesse vieler Chemikalien beschleunigen. Ultraschall hat auch einen erheblichen Einfluss auf photochemische und elektrochemische Prozesse. Nach der Ultraschallbehandlung verschiedener wässriger Lösungen verschiedener Aminosäuren und anderer organischer Substanzen verschwindet die charakteristische Bande des Absorptionsspektrums und zeigt eine gleichmäßige allgemeine Absorption, was darauf hinweist, dass die Molekülstruktur durch Kavitation verändert wurde.
