Az ultrahang energia hat a közegre, aminek következtében a részecskék nagy sebességgel rezegnek, és mechanikai változásokat idéznek elő, például sebességet, gyorsulást, hangnyomást és hangintenzitást, ezáltal mechanikai hatásokat okozva. Az ultrahang a mechanikai energiaterjedés egyik formája, amely a hullámfolyamathoz kapcsolódik, és lineáris rezgéshatást vált ki. Amikor az ultrahanghullám a közegben terjed, bár a részecske elmozdulásának amplitúdója kicsi, a részecske ultrahanghullám által okozott gyorsulása nagyon nagy.
Ha a 20kHz-es, 1W/cm2-es ultrahanghullám a vízben terjed, akkor az általa keltett hangnyomás amplitúdója 173 kPa, ami azt jelenti, hogy a hangnyomás amplitúdójának 20 000-szer kell változnia pozitív és negatív 173 kPa/másodperc között, a maximális részecskegyorsulás pedig 1440 km/s-ig, ami kb. intenzív és gyorsan változó mechanikai mozgás a teljesítmény-ultrahang mechanikai vibrációs hatása.
Ha az ultrahangos közeg nem egyenletes rétegű közeg (például biológiai szövet, emberi test stb.), az egyes közegrétegek akusztikus impedanciája hatására a visszavert hanghullámok visszaverődnek, és állóhullámot képeznek. Az állóhullám antinódusai és csomópontjai nyomást, feszültséget és gyorsulásváltozást okoznak. Mivel a különböző közegrészecskék (például biomolekulák) tömege eltérő, a nyomásváltozás okozta rezgési sebesség is eltérő, a közegszemcsék közötti relatív mozgás okozta nyomásváltozás pedig az ultrahangos mechanikai hatás másik oka. Az ultrahangos mechanikai hatásokat fel kell dolgozni (perforálás, vágás, tömörítés, felületerősítés, hegesztés, tisztítás, polírozás, nemkívánatos filmrétegek és szennyeződések eltávolítása stb.), valamint fel kell használni a diszperzió, homogenizálás, emulgeálás, zúzás, sterilizálás és egyéb folyamatok felgyorsítására.
Az ultrahang mechanikai hatását széles körben alkalmazzák a gyártásban, erre példák a következők.
Mechanikus keverés
Az ultrahangos nagyfrekvenciás rezgés és sugárzási nyomás hatékony keverést és áramlást képezhet gázban és folyadékban. A szilárd felületen a kavitációs buborékrezgés által keltett erős sugár és lokális mikro-roham áramlás jelentősen gyengítheti a folyadék felületi feszültségét és súrlódását, és tönkreteheti a szilárd-folyadék határfelület hozzátartozó rétegét, így nem tudja elérni a szokásos alacsony frekvenciájú mechanikai keverést. hatás. Ez a hatás a fizikai alapja a gyógyszereknek az emberi bőrön keresztül történő alkalmazásának, a szépségápolási termékeknek az emberi bőrön, az ultrahangos gáztalanításnak, az élelmiszer- és kozmetikai szintezésnek és finomításnak.
Interdiffúzió
Az ultrahangos vibráció és kavitáció nyomás- és magas hőmérsékleti hatását arra használják, hogy elősegítsék a molekulák kölcsönös behatolását két folyadék, két szilárd anyag vagy folyadék-szilárd és folyékony-gáz határfelület között, új anyagtulajdonságok kialakítása érdekében. Ilyen hatások közé sorolható a fémek vagy műanyagok ultrahangos hegesztése, ultrahangos emulgeálás, tisztítás, porlasztás.
Homogenizálni
A kavitációs buborékok bezárása után a helyi lökéshullám összezúzhatja a folyadékban lévő részecskéket, hogy finom legyen; egységessé tegye a kristályt; szórja szét a nagy és egyenetlen tejcseppeket apró egységes anyagokká (például orvosi kontrasztanyagok, rákkezelési szerek stb.); Ez magában foglalhat még trombolízist és egyéb hatásokat is.
Kohézió
Az ultrahangos rezgés hatására a lebegő részecskék a gázban és a folyékony közegben különböző sebességgel mozoghatnak, növelve a fázisütközés esélyét; vagy állóhullámok segítségével az antinódusok felé hajlanak, így agglomerációs folyamat megy végbe. Ebbe a kategóriába tartozik a füstelvezető porgyűjtés és a mesterséges eső.
Mechanikus vágási művelet
Az ultrahangos rezgés nagy gyorsulása, valamint a kavitáció és az akusztikus korrózió hatása miatt kemény és rideg anyagok (drágakövek, kerámiák, üveg, mágneses acél stb.) speciális és precíz feldolgozása végezhető el.
Smash
A nagy intenzitású ultrahang impulzusok használata a veseköveket és az epeköveket szétzúzhatja a szervezetben anélkül, hogy károsítaná a lágyszöveteket.
