L'énergie ultrasonique agit sur le milieu, ce qui fera vibrer les particules à grande vitesse et produira des changements mécaniques tels que la vitesse, l'accélération, la pression acoustique et l'intensité sonore, provoquant ainsi des effets mécaniques. Les ultrasons sont une forme de propagation d’énergie mécanique, liée au processus ondulatoire et qui produira un effet linéaire de vibration. Lorsque l'onde ultrasonore se propage dans le milieu, bien que l'amplitude du déplacement des particules soit faible, l'accélération de la particule provoquée par l'onde ultrasonore est très grande.
Si l'onde ultrasonique de 20 kHz, 1 W/cm2 se propage dans l'eau, l'amplitude de pression acoustique générée par elle est de 173 kPa, ce qui signifie que l'amplitude de la pression acoustique doit changer 20 000 fois entre 173 kPa positif et négatif par seconde, et l'accélération maximale des particules jusqu'à 1440 km/s2, soit environ 1500 fois l'accélération de la gravité, un mouvement mécanique aussi intense et changeant rapidement est l'effet de vibration mécanique de la puissance. échographie.
Lorsque le milieu ultrasonique n'est pas un milieu en couches uniforme (comme un tissu biologique, un corps humain, etc.), l'impédance acoustique de chaque couche de milieu fera réfléchir les ondes sonores réfléchies et formera une onde stationnaire. Les ventres et nœuds de l’onde stationnaire provoquent des changements de pression, de tension et d’accélération. Étant donné que la masse des différentes particules du milieu (telles que les biomolécules) est différente, la vitesse de vibration provoquée par le changement de pression est différente, et le changement de pression provoqué par le mouvement relatif entre les particules du milieu est une autre raison de l'effet mécanique ultrasonique. Les effets mécaniques utilisant les ultrasons doivent être traités (perforation, découpe, compactage, renforcement de surface, soudage, nettoyage, polissage et élimination des films et saletés indésirables, etc.), et également utilisés pour accélérer la dispersion, l'homogénéisation, l'émulsification et le concassage, la stérilisation et d'autres processus.
L'effet mécanique des ultrasons a été largement utilisé en production, et des exemples sont les suivants.
Agitation mécanique
Les vibrations ultrasoniques à haute fréquence et la pression de rayonnement peuvent former une agitation et un écoulement efficaces du gaz et du liquide. Le fort jet et le micro-flux local généré par la vibration de la bulle de cavitation sur la surface solide peuvent affaiblir considérablement la tension superficielle et la friction du liquide, et détruire la couche attachée de l'interface solide-liquide, de sorte qu'elle ne peut pas atteindre l'agitation mécanique basse fréquence ordinaire. effet. Cet effet constitue la base physique de l'application de médicaments sur la peau humaine, de produits de beauté sur la peau humaine, du dégazage par ultrasons, du nivellement et du raffinement des aliments et des cosmétiques.
Interdiffusion
L'effet de pression et de température élevée des vibrations ultrasoniques et de la cavitation est utilisé pour favoriser la pénétration mutuelle des molécules entre deux liquides, deux solides ou des interfaces liquide-solide et liquide-gaz afin de former de nouvelles propriétés matérielles. Le soudage par ultrasons des métaux ou des plastiques, l'émulsification par ultrasons, le nettoyage, l'atomisation peuvent être classés parmi ces effets.
Homogénéiser
Une fois les bulles de cavitation fermées, l'onde de choc locale peut écraser les particules dans le liquide pour le rendre plus fin ; rendre le cristal uniforme ; disperser les grosses gouttelettes de lait inégales dans de minuscules agents uniformes (tels que des agents de contraste médicaux, des agents anticancéreux, etc.) ; Cela peut même inclure la thrombolyse et d’autres effets.
Cohésion
Les vibrations ultrasoniques peuvent faire bouger les particules en suspension dans le milieu gazeux et liquide à différentes vitesses, augmentant ainsi le risque de collision de phase ; ou en utilisant des ondes stationnaires pour les faire tendre vers les ventres, ainsi un processus d'agglomération se produit. La collecte de poussière dans le conduit de fumée et la pluie artificielle entrent dans cette catégorie.
Action de coupe mécanique
En raison de la grande accélération des vibrations ultrasoniques et de l'effet de cavitation et de corrosion acoustique, un traitement spécial et précis de matériaux durs et cassants (pierres précieuses, céramiques, verre, acier magnétique, etc.) peut être effectué.
Écraser
L’utilisation d’impulsions ultrasonores de haute intensité peut écraser les calculs rénaux et biliaires dans le corps sans endommager les tissus mous.
