A enerxía ultrasónica actúa sobre o medio, o que fará que as partículas vibren a gran velocidade e produzan cambios mecánicos como velocidade, aceleración, presión sonora e intensidade do son, provocando así efectos mecánicos. Os ultrasóns son unha forma de propagación de enerxía mecánica, que está relacionada co proceso ondulatorio e producirá un efecto lineal da vibración. Cando a onda ultrasónica se propaga no medio, aínda que a amplitude do desprazamento das partículas é pequena, a aceleración da partícula causada pola onda ultrasónica é moi grande.
Se a onda ultrasónica de 20 kHz, 1 W/cm2 se propaga na auga, a amplitude da presión acústica xerada por ela é de 173 kPa, o que significa que a amplitude da presión acústica debe cambiar 20.000 veces entre positiva e negativa 173 kPa por segundo, e a aceleración máxima das partículas ata 1440 km/s2, o que supón un cambio de intensidade e intensidade 500 veces tan rápidas. O movemento mecánico é o efecto de vibración mecánica dos ultrasóns de potencia.
Cando o medio ultrasónico non é un medio en capas uniforme (como o tecido biolóxico, o corpo humano, etc.), a impedancia acústica de cada capa de medios fará que as ondas sonoras reflectidas se reflictan e formen unha onda estacionaria. Os antinodos e nós da onda estacionaria provocan presión e tensión E cambios de aceleración. Dado que a masa de diferentes partículas de medios (como biomoléculas) é diferente, a velocidade de vibración causada polo cambio de presión é diferente e o cambio de presión causado polo movemento relativo entre as partículas de medios é outra razón para o efecto mecánico ultrasónico. Os efectos mecánicos mediante ultrasóns deben ser procesados (perforación, corte, compactación, reforzamento da superficie, soldadura, limpeza, pulido e eliminación de películas indesexables e sucidade, etc.), e tamén se usan para acelerar a dispersión, homoxeneización, emulsificación e trituración, esterilización e outros procesos.
O efecto mecánico dos ultrasóns foi amplamente utilizado na produción, e os exemplos son os seguintes.
Axitación mecánica
A vibración ultrasónica de alta frecuencia e a presión de radiación poden formar unha axitación e un fluxo efectivos en gas e líquido. O forte chorro e o fluxo de micropresión local xerados pola vibración da burbulla de cavitación na superficie sólida poden debilitar significativamente a tensión superficial e a fricción do líquido e destruír a capa adxunta da interface sólido-líquido, polo que non pode alcanzar a axitación mecánica de baixa frecuencia ordinaria. efecto. Este efecto é a base física para a aplicación de medicamentos a través da pel humana, produtos de beleza para a pel humana, desgasificación ultrasónica, nivelación e refinamento de alimentos e cosméticos.
Interdifusión
A presión e o efecto da alta temperatura da vibración ultrasónica e a cavitación úsanse para promover a penetración mutua de moléculas entre dous líquidos, dous sólidos ou interfaces líquido-sólido e líquido-gas para formar novas propiedades do material. Soldadura por ultrasóns de metais ou plásticos, emulsificación ultrasónica, limpeza, atomización poden clasificarse como tales efectos.
Homoxeneizar
Despois de pechar as burbullas de cavitación, a onda de choque local pode esmagar as partículas do líquido para facelo ben; facer o cristal uniforme; dispersa as gotas de leite grandes e irregulares en pequenos axentes uniformes (como axentes de contraste médicos, axentes de tratamento do cancro, etc.); Incluso pode incluír trombólise e outros efectos.
Cohesión
A vibración ultrasónica pode facer que as partículas suspendidas no medio de gas e líquido se movan a diferentes velocidades, aumentando a posibilidade de colisión de fase; ou usando ondas estacionarias para facer que tenden aos antinodos, polo que se produce o proceso de aglomeración. A recollida de po na combustión e a chuvia artificial entran nesta categoría.
Acción de corte mecánico
Debido á gran aceleración da vibración ultrasónica e ao efecto da cavitación e da corrosión acústica, pódese realizar un procesamento especial e preciso de materiais duros e fráxiles (xemas, cerámica, vidro, aceiro magnético, etc.).
Esmagar
O uso de pulsos de ultrasóns de alta intensidade pode esmagar os cálculos renais e biliares no corpo sen danar os tecidos brandos.
