A energia ultrassônica atua no meio, o que fará com que as partículas vibrem em alta velocidade e produzam alterações mecânicas como velocidade, aceleração, pressão sonora e intensidade sonora, causando efeitos mecânicos. O ultrassom é uma forma de propagação de energia mecânica, que está relacionada ao processo ondulatório e produzirá um efeito linear de vibração. Quando a onda ultrassônica se propaga no meio, embora a amplitude do deslocamento da partícula seja pequena, a aceleração da partícula causada pela onda ultrassônica é muito grande.
Se a onda ultrassônica de 20kHz, 1W/cm2 se propaga na água, a amplitude da pressão sonora gerada por ela é 173kPa, o que significa que a amplitude da pressão sonora deve mudar 20.000 vezes entre positivo e negativo 173kPa por segundo, e a aceleração máxima das partículas Até 1440km/s2, que é cerca de 1500 vezes a aceleração da gravidade, um movimento mecânico tão intenso e em rápida mudança é o efeito de vibração mecânica do ultrassom de potência.
Quando o meio ultrassônico não é um meio de camadas uniformes (como tecido biológico, corpo humano, etc.), a impedância acústica de cada camada de meio fará com que as ondas sonoras refletidas reflitam e formem uma onda estacionária. Os antinodos e nós da onda estacionária causam mudanças de pressão e tensão e aceleração. Como a massa das diferentes partículas de mídia (como biomoléculas) é diferente, a velocidade de vibração causada pela mudança de pressão é diferente, e a mudança de pressão causada pelo movimento relativo entre as partículas de mídia é outra razão para o efeito mecânico ultrassônico. Os efeitos mecânicos por ultrassom devem ser processados (perfuração, corte, compactação, reforço superficial, soldagem, limpeza, polimento e remoção de filmes e sujeiras indesejáveis, etc.), e também utilizados para acelerar dispersão, homogeneização, emulsificação e britagem, esterilização e outros processos.
O efeito mecânico do ultrassom tem sido amplamente utilizado na produção e os exemplos são os seguintes.
Agitação mecânica
A vibração ultrassônica de alta frequência e a pressão de radiação podem formar agitação e fluxo eficazes em gases e líquidos. O jato forte e o fluxo micro-rush local gerado pela vibração da bolha de cavitação na superfície sólida podem enfraquecer significativamente a tensão superficial e o atrito do líquido e destruir a camada anexada da interface sólido-líquido, de modo que não pode atingir a agitação mecânica comum de baixa frequência. efeito. Este efeito é a base física para a aplicação de medicamentos na pele humana, produtos de beleza na pele humana, desgaseificação ultrassônica, nivelamento e refinamento de alimentos e cosméticos.
Interdifusão
O efeito de pressão e alta temperatura da vibração ultrassônica e da cavitação é usado para promover a penetração mútua de moléculas entre dois líquidos, dois sólidos ou interfaces líquido-sólido e líquido-gás para formar novas propriedades do material. Soldagem ultrassônica de metais ou plásticos, emulsificação ultrassônica, limpeza e atomização podem ser classificadas como tais efeitos.
Homogeneizar
Depois que as bolhas de cavitação são fechadas, a onda de choque local pode esmagar as partículas do líquido para torná-lo fino; torne o cristal uniforme; dispersar as gotículas de leite grandes e irregulares em pequenos agentes uniformes (como agentes de contraste médicos, agentes de tratamento de câncer, etc.); Pode até incluir trombólise e outros efeitos.
Coesão
A vibração ultrassônica pode fazer com que as partículas suspensas no meio gasoso e líquido se movam em velocidades diferentes, aumentando a chance de colisão de fases; ou usar ondas estacionárias para fazê-las tender aos antinodos, ocorrendo assim o processo de aglomeração. A coleta de poeira na chaminé e a chuva artificial se enquadram nesta categoria.
Ação de corte mecânico
Devido à grande aceleração da vibração ultrassônica e ao efeito da cavitação e corrosão acústica, pode ser realizado processamento especial e preciso de materiais duros e quebradiços (gemas, cerâmicas, vidro, aço magnético, etc.).
Esmagar
O uso de pulsos de ultrassom de alta intensidade pode esmagar cálculos renais e biliares no corpo sem danificar os tecidos moles.
