Ultraäänienergia vaikuttaa väliaineeseen, mikä saa hiukkaset värähtelemään suurella nopeudella ja tuottamaan mekaanisia muutoksia, kuten nopeutta, kiihtyvyyttä, äänenpainetta ja äänenvoimakkuutta, mikä aiheuttaa mekaanisia vaikutuksia. Ultraääni on mekaanisen energian etenemisen muoto, joka liittyy aaltoprosessiin ja tuottaa lineaarisen värähtelyvaikutuksen. Kun ultraääniaalto etenee väliaineessa, vaikka hiukkasten siirtymän amplitudi on pieni, ultraääniaallon aiheuttama hiukkasen kiihtyvyys on erittäin suuri.
Jos 20 kHz, 1W/cm2 ultraääniaalto etenee vedessä, sen tuottama äänenpaineamplitudi on 173 kPa, mikä tarkoittaa, että äänenpaineamplitudin tulee muuttua 20 000 kertaa positiivisen ja negatiivisen välillä 173 kPa sekunnissa ja maksimi hiukkaskiihtyvyys Jopa 1440 km/s, joka on noin 1,50-kertainen painovoima. voimakas ja nopeasti muuttuva mekaaninen liike on tehoultraäänen mekaaninen värähtelyvaikutus.
Kun ultraääniväliaine ei ole tasainen kerrostettu väliaine (kuten biologinen kudos, ihmiskeho jne.), kunkin väliainekerroksen akustinen impedanssi saa heijastuneet ääniaallot heijastumaan ja muodostamaan seisovan aallon. Seisovan aallon antisolmut ja solmut aiheuttavat painetta ja jännitystä Ja kiihtyvyysmuutoksia. Koska eri väliainehiukkasten (kuten biomolekyylien) massa on erilainen, paineenmuutoksen aiheuttama värähtelynopeus on erilainen ja väliainehiukkasten välisen suhteellisen liikkeen aiheuttama paineenmuutos on toinen syy ultraäänimekaaniseen vaikutukseen. Ultraääntä käyttäviä mekaanisia vaikutuksia tulee käsitellä (rei'itys, leikkaus, tiivistys, pinnan vahvistaminen, hitsaus, puhdistus, kiillotus ja ei-toivottujen kalvojen ja lian poistaminen jne.), ja niitä käytetään myös nopeuttamaan dispersiota, homogenointia, emulgointia ja murskausta, sterilointia ja muita prosesseja.
Ultraäänen mekaanista vaikutusta on käytetty laajasti tuotannossa, ja esimerkkejä ovat seuraavat.
Mekaaninen sekoitus
Ultraäänikorkeataajuinen värähtely ja säteilypaine voivat muodostaa tehokkaan sekoittumisen ja virtauksen kaasussa ja nesteessä. Kavitaatiokuplan värähtelyn kiinteällä pinnalla synnyttämä voimakas suihku ja paikallinen mikro-rush-virtaus voivat heikentää merkittävästi nesteen pintajännitystä ja kitkaa ja tuhota kiinteän nesteen rajapinnan kiinnitetyn kerroksen, joten se ei pääse tavanomaiseen matalataajuiseen mekaaniseen sekoitukseen. vaikutus. Tämä vaikutus on fyysinen perusta lääkkeiden levittämiselle ihmisen ihon läpi, kauneudenhoitotuotteille ihmisiholle, ultraäänikaasunpoistolle, elintarvikkeiden ja kosmeettisten tasoitusten ja jalosteiden tasoittamiselle.
Interdiffuusio
Ultraäänivärähtelyn ja kavitaation paine- ja korkean lämpötilan vaikutusta käytetään edistämään molekyylien keskinäistä tunkeutumista kahden nesteen, kahden kiinteän aineen tai neste-kiinteä- ja neste-kaasu-rajapintojen välillä uusien materiaaliominaisuuksien muodostamiseksi. Tällaisiksi vaikutuksiksi voidaan luokitella metallien tai muovien ultraäänihitsaus, ultraääniemulgoiminen, puhdistus, sumutus.
Homogenisoi
Kun kavitaatiokuplat on suljettu, paikallinen shokkiaalto voi murskata nesteen hiukkaset hienoksi; tee kristallista yhtenäinen; hajottaa suuret ja epätasaiset maitopisarat pieniksi yhtenäisiksi aineiksi (kuten lääketieteelliset varjoaineet, syövänhoitoaineet jne.); Se voi jopa sisältää trombolyysin ja muita vaikutuksia.
Koheesio
Ultraäänivärähtely voi saada suspendoidut hiukkaset kaasussa ja nestemäisessä väliaineessa liikkumaan eri nopeuksilla, mikä lisää vaiheen törmäyksen mahdollisuutta; tai käyttämällä seisovia aaltoja saadakseen ne taipumaan antisolmuihin, jolloin tapahtuu agglomeraatioprosessi. Pölynkeräys savuhormissa ja keinosade kuuluvat tähän luokkaan.
Mekaaninen leikkaustoiminto
Ultraäänivärähtelyn suuren kiihtyvyyden sekä kavitaation ja akustisen korroosion vaikutuksen ansiosta kovien ja hauraiden materiaalien (jalokivet, keramiikka, lasi, magneettiteräs jne.) erityistä ja tarkkaa käsittelyä voidaan suorittaa.
Smash
Korkean intensiteetin ultraäänipulssien käyttö voi murskata munuaiskiviä ja sappikiviä kehossa vahingoittamatta pehmytkudoksia.
