Ultrazvučna energija djeluje na medij, što će uzrokovati da čestice vibriraju velikom brzinom i proizvesti mehaničke promjene kao što su brzina, ubrzanje, zvučni tlak i intenzitet zvuka, uzrokujući tako mehaničke učinke. Ultrazvuk je oblik širenja mehaničke energije koji je povezan s valnim procesom i proizvest će linearni učinak vibracije. Kada se ultrazvučni val širi u mediju, iako je amplituda pomaka čestice mala, ubrzanje čestice uzrokovano ultrazvučnim valom je vrlo veliko.
Ako se ultrazvučni val od 20 kHz, 1 W/cm2 širi u vodi, amplituda zvučnog tlaka koju on stvara je 173 kPa, što znači da se amplituda zvučnog tlaka mora promijeniti 20 000 puta između pozitivnih i negativnih 173 kPa u sekundi, a maksimalno ubrzanje čestica do 1440 km/s2, što je oko 1500 puta više od ubrzanja gravitacije, npr. Intenzivno i brzo promjenjivo mehaničko gibanje je učinak mehaničke vibracije snažnog ultrazvuka.
Kada ultrazvučni medij nije ujednačen slojeviti medij (kao što je biološko tkivo, ljudsko tijelo itd.), akustična impedancija svakog sloja medija uzrokovat će refleksiju reflektiranih zvučnih valova i formiranje stojnog vala. Antinodi i čvorovi stojnog vala uzrokuju promjene tlaka i napetosti te ubrzanja. Budući da je masa različitih čestica medija (kao što su biomolekule) različita, brzina vibracija uzrokovana promjenom tlaka je različita, a promjena tlaka uzrokovana relativnim gibanjem između čestica medija je još jedan razlog za ultrazvučni mehanički učinak. Mehaničke učinke pomoću ultrazvuka treba obraditi (perforacija, rezanje, zbijanje, ojačavanje površine, zavarivanje, čišćenje, poliranje i uklanjanje nepoželjnih filmova i prljavštine itd.), a također koristiti za ubrzavanje disperzije, homogenizacije, emulgiranja i drobljenja, sterilizacije i drugih procesa.
Mehanički učinak ultrazvuka naširoko se koristi u proizvodnji, a primjeri su sljedeći.
Mehaničko miješanje
Ultrazvučne visokofrekventne vibracije i pritisak zračenja mogu stvoriti učinkovitu agitaciju i protok u plinu i tekućini. Snažan mlaz i lokalni mikronagli tok koji stvaraju vibracije kavitacijskih mjehurića na čvrstoj površini mogu značajno oslabiti površinsku napetost i trenje tekućine i uništiti pričvršćeni sloj međusklopa kruto-tekućina, tako da ne može doći do uobičajenog niskofrekventnog mehaničkog miješanja. učinak. Ovaj učinak je fizička osnova za primjenu lijekova kroz ljudsku kožu, kozmetičkih proizvoda na ljudsku kožu, ultrazvučno otplinjavanje, izravnavanje i pročišćavanje hrane i kozmetike.
Interdifuzija
Učinak tlaka i visoke temperature ultrazvučnih vibracija i kavitacije koristi se za promicanje uzajamnog prodiranja molekula između dvije tekućine, dvije čvrste tvari ili sučelja tekućina-krutina i tekućina-plin za stvaranje novih svojstava materijala. Ultrazvučno zavarivanje metala ili plastike, ultrazvučno emulgiranje, čišćenje, atomizacija mogu se klasificirati kao takvi učinci.
Homogenizirati
Nakon što se kavitacijski mjehurići zatvore, lokalni udarni val može zgnječiti čestice u tekućini kako bi ona postala fina; učiniti kristal jednoličnim; raspršite velike i neravne kapljice mlijeka u sićušne uniformne agense (kao što su medicinska kontrastna sredstva, sredstva za liječenje raka, itd.); Može uključivati čak i trombolizu i druge učinke.
kohezija
Ultrazvučne vibracije mogu učiniti da se suspendirane čestice u plinskom i tekućem mediju kreću različitim brzinama, povećavajući mogućnost sudara faza; ili koristeći stojne valove kako bi ih natjerali da teže antinodima, tako dolazi do procesa aglomeracije. Skupljanje prašine u dimnjaku i umjetna kiša spadaju u ovu kategoriju.
Mehaničko djelovanje rezanja
Zbog velikog ubrzanja ultrazvučnih vibracija i učinka kavitacije i akustične korozije, moguće je izvoditi posebne i precizne obrade tvrdih i krhkih materijala (dragulja, keramike, stakla, magnetskog čelika i dr.).
razbiti
Korištenje ultrazvučnih impulsa visokog intenziteta može razbiti bubrežne i žučne kamence u tijelu bez oštećenja mekih tkiva.
