Ultraheli energia mõjutab keskkonda, mis paneb osakesed suurel kiirusel vibreerima ja tekitavad mehaanilisi muutusi, nagu kiirus, kiirendus, helirõhk ja heli intensiivsus, põhjustades seeläbi mehaanilisi mõjusid. Ultraheli on mehaanilise energia levimise vorm, mis on seotud laineprotsessiga ja tekitab vibratsiooni lineaarse efekti. Kui ultrahelilaine levib keskkonnas, kuigi osakeste nihke amplituud on väike, on ultrahelilaine poolt põhjustatud osakese kiirendus väga suur.
Kui 20kHz, 1W/cm2 ultrahelilaine levib vees, on selle tekitatud helirõhu amplituud 173kPa, mis tähendab, et helirõhu amplituud peab muutuma 20 000 korda positiivse ja negatiivse vahel 173kPa sekundis ning maksimaalne osakeste kiirendus Kuni 1440km/s on umbes 150 korda raskusaste. intensiivne ja kiiresti muutuv mehaaniline liikumine on võimsus-ultraheli mehaaniline vibratsiooniefekt.
Kui ultrahelikeskkond ei ole ühtlane kihiline keskkond (nagu bioloogiline kude, inimkeha jne), põhjustab iga kandjakihi akustiline takistus peegeldunud helilainete peegeldumise ja seisva laine moodustamise. Seisulaine antisõlmed ja sõlmed põhjustavad survet ja pinget Ja kiirenduse muutusi. Kuna erinevate meediumiosakeste (nt biomolekulide) mass on erinev, on rõhumuutusest tingitud vibratsioonikiirus erinev ning meediumiosakeste suhtelisest liikumisest põhjustatud rõhumuutus on teine põhjus ultraheli mehaanilise efekti tekkeks. Ultraheli mehaanilisi mõjusid tuleks töödelda (perforeerimine, lõikamine, tihendamine, pinna tugevdamine, keevitamine, puhastamine, poleerimine ning soovimatute kilede ja mustuse eemaldamine jne) ning kasutada ka dispersiooni, homogeniseerimise, emulgeerimise ja purustamise, steriliseerimise ja muude protsesside kiirendamiseks.
Ultraheli mehaanilist toimet on tootmises laialdaselt kasutatud ja näited on järgmised.
Mehaaniline segamine
Ultraheli kõrgsagedusvibratsioon ja kiirgusrõhk võivad moodustada tõhusa segamise ja voolu gaasis ja vedelikus. Kavitatsioonimullide vibratsioonist tahkel pinnal tekitatud tugev joa ja lokaalne mikrolainevool võivad oluliselt nõrgendada vedeliku pindpinevust ja hõõrdumist ning hävitada tahke-vedeliku liidese kinnitatud kihi, mistõttu see ei jõua tavalise madala sagedusega mehaanilise segamiseni. mõju. See efekt on füüsikaliseks aluseks ravimite manustamisel läbi inimnaha, ilutoodete nahale, ultraheligaasistamise, toidu ja kosmeetika tasandamise ja täiustamise.
Interdifusioon
Ultraheli vibratsiooni ja kavitatsiooni rõhu ja kõrge temperatuuri mõju kasutatakse molekulide vastastikuse läbitungimise soodustamiseks kahe vedeliku, kahe tahke aine või vedelik-tahke ja vedel-gaasi liidese vahel, et moodustada uusi materjali omadusi. Sellisteks mõjudeks võib liigitada metallide või plastide ultrahelikeevituse, ultraheli emulgeerimise, puhastamise, pihustamise.
Homogeniseerida
Pärast kavitatsioonimullide sulgemist võib kohalik lööklaine purustada vedelikus olevad osakesed, et muuta see peeneks; muuta kristall ühtlaseks; hajutada suured ja ebaühtlased piimatilgad pisikesteks ühtlasteks aineteks (nt meditsiinilised kontrastained, vähiravi ained jne); See võib hõlmata isegi trombolüüsi ja muid toimeid.
Ühtekuuluvus
Ultraheli vibratsioon võib panna hõljuvad osakesed gaasis ja vedelas keskkonnas liikuma erineva kiirusega, suurendades faaside kokkupõrke võimalust; või kasutades seisulaineid, et muuta need antisõlmedele kalduma, seega toimub aglomeratsiooniprotsess. Sellesse kategooriasse kuuluvad tolmu kogumine lõõris ja kunstlik vihm.
Mehaaniline lõikamine
Tänu ultrahelivibratsiooni suurele kiirendusele ning kavitatsiooni ja akustilise korrosiooni mõjule saab teostada kõvade ja rabedate materjalide (vääriskivid, keraamika, klaas, magnetteras jne) spetsiaalset ja täpset töötlemist.
Purustada
Kõrge intensiivsusega ultraheliimpulsside kasutamine võib purustada neeru- ja sapikivid kehas pehmeid kudesid kahjustamata.
