초음파 에너지는 매체에 작용하여 입자가 고속으로 진동하고 속도, 가속도, 음압 및 음강도와 같은 기계적 변화를 발생시켜 기계적 효과를 유발합니다. 초음파는 파동 과정과 관련되어 진동의 선형 효과를 생성하는 기계적 에너지 전파의 한 형태입니다. 초음파가 매질 속에서 전파될 때, 입자 변위의 진폭은 작지만, 초음파에 의한 입자의 가속도는 매우 크다.
20kHz, 1W/cm2의 초음파가 물 속에서 전파되면, 이에 의해 생성되는 음압진폭은 173kPa로, 음압진폭은 초당 양과 음의 20,000번 변해야 함을 의미하며, 최대 입자 가속도는 중력가속도의 약 1500배인 1440km/s2에 달하는데, 이 강렬하고 급격하게 변화하는 기계적 운동은 전력초음파의 기계적 진동효과이다.
초음파 매질이 균일한 층의 매질(예: 생물학적 조직, 인체 등)이 아닌 경우 매질의 각 층의 음향 임피던스로 인해 반사된 음파가 반사되어 정재파를 형성하게 됩니다. 정상파의 배와 노드는 압력과 장력 및 가속도 변화를 유발합니다. 서로 다른 매질 입자(예: 생체분자)의 질량이 다르기 때문에 압력 변화로 인한 진동 속도가 다르며 매질 입자 간의 상대 운동으로 인한 압력 변화는 초음파 기계적 효과의 또 다른 이유입니다. 초음파를 이용한 기계적 효과는 가공(천공, 절단, 압축, 표면 강화, 용접, 세척, 연마, 바람직하지 않은 필름 및 먼지 제거 등)을 처리해야 하며 분산, 균질화, 유화 및 파쇄, 살균 및 기타 공정을 가속화하는 데에도 사용됩니다.
초음파의 기계적 효과는 생산에 널리 사용되어 왔으며 그 예는 다음과 같습니다.
기계적 교반
초음파 고주파 진동 및 복사 압력은 가스 및 액체의 효과적인 교반 및 흐름을 형성할 수 있습니다. 고체 표면의 캐비테이션 버블 진동에 의해 생성된 강한 제트 및 국부적인 마이크로 러시 흐름은 액체의 표면 장력과 마찰을 크게 약화시키고 고체-액체 경계면의 부착층을 파괴하여 일반적인 저주파 기계적 교반에 도달할 수 없습니다. 효과. 이 효과는 인간의 피부를 통한 약물 적용, 인간의 피부에 대한 미용 제품, 초음파 탈기, 식품 및 화장품 레벨링 및 정제를 위한 물리적 기초입니다.
상호확산
초음파 진동 및 캐비테이션의 압력 및 고온 효과는 두 액체, 두 고체 또는 액체-고체 및 액체-기체 인터페이스 사이의 분자 상호 침투를 촉진하여 새로운 재료 특성을 형성하는 데 사용됩니다. 이러한 효과로는 금속이나 플라스틱의 초음파 용착, 초음파 유화, 세척, 미립화 등으로 분류할 수 있습니다.
균질화
캐비테이션 기포가 닫힌 후 국소 충격파가 액체의 입자를 분쇄하여 미세하게 만들 수 있습니다. 결정을 균일하게 만드십시오. 크고 균일하지 않은 우유 방울을 작고 균일한 제제(예: 의료용 조영제, 암 치료제 등)로 분산시키고; 혈전 용해 및 기타 효과도 포함될 수 있습니다.
응집력
초음파 진동으로 인해 가스 및 액체 매질에 부유 입자가 서로 다른 속도로 이동하여 상 충돌 가능성이 높아질 수 있습니다. 또는 정재파를 사용하여 안티노드를 향하게 하여 응집 과정이 발생합니다. 연도의 먼지 수집 및 인공 강우가 이 범주에 속합니다.
기계적 절단 작용
초음파 진동의 큰 가속과 캐비테이션 및 음향 부식의 영향으로 단단하고 부서지기 쉬운 재료(보석, 세라믹, 유리, 자성 강철 등)의 특수하고 정밀한 가공이 가능합니다.
스매쉬
고강도 초음파 펄스를 사용하면 연조직을 손상시키지 않고 신체의 신장 결석과 담석을 분쇄할 수 있습니다.
