Energia ultrasonică acționează asupra mediului, ceea ce va face ca particulele să vibreze la viteză mare și să producă modificări mecanice precum viteza, accelerația, presiunea sonoră și intensitatea sunetului, provocând astfel efecte mecanice. Ultrasunetele este o formă de propagare mecanică a energiei, care este legată de procesul undelor și va produce un efect liniar de vibrație. Când unda ultrasonică se propagă în mediu, deși amplitudinea deplasării particulelor este mică, accelerația particulei cauzată de unda ultrasonică este foarte mare.
Dacă unda ultrasonică de 20 kHz, 1 W/cm2 se propagă în apă, amplitudinea presiunii sonore generată de aceasta este de 173 kPa, ceea ce înseamnă că amplitudinea presiunii sonore trebuie să se schimbe de 20.000 de ori între pozitiv și negativ 173 kPa pe secundă, iar accelerația maximă a particulelor de până la 1440 km/s2, ceea ce este de aproximativ 1,500 ori o schimbare rapidă a intensității și a intensității gravitației. mișcarea mecanică este efectul de vibrație mecanică al ultrasunetelor de putere.
Când mediul ultrasonic nu este un mediu stratificat uniform (cum ar fi țesutul biologic, corpul uman etc.), impedanța acustică a fiecărui strat de mediu va face ca undele sonore reflectate să se reflecte și să formeze o undă staționară. Antinodurile și nodurile undei staționare provoacă modificări de presiune și tensiune și accelerație. Deoarece masa diferitelor particule de mediu (cum ar fi biomoleculele) este diferită, viteza de vibrație cauzată de schimbarea presiunii este diferită, iar modificarea presiunii cauzată de mișcarea relativă dintre particulele de mediu este un alt motiv pentru efectul mecanic ultrasonic. Efectele mecanice cu ultrasunete trebuie prelucrate (perforare, tăiere, compactare, întărire a suprafeței, sudare, curățare, lustruire și îndepărtare a peliculelor și murdăriei nedorite etc.) și, de asemenea, utilizate pentru a accelera dispersia, omogenizarea, emulsionarea și zdrobirea, sterilizarea și alte procese.
Efectul mecanic al ultrasunetelor a fost utilizat pe scară largă în producție, iar exemplele sunt următoarele.
Agitație mecanică
Vibrațiile ultrasunete de înaltă frecvență și presiunea radiației pot forma agitație și flux eficient în gaz și lichid. Jetul puternic și fluxul de micro-buz local generate de vibrația bulei de cavitație pe suprafața solidă pot slăbi în mod semnificativ tensiunea superficială și frecarea lichidului și pot distruge stratul atașat al interfeței solid-lichid, astfel încât să nu ajungă la agitația mecanică obișnuită de joasă frecvență. efect. Acest efect este baza fizică pentru aplicarea medicamentelor prin pielea umană, produse de înfrumusețare pe pielea umană, degazare cu ultrasunete, nivelare și rafinare a alimentelor și cosmetice.
Interdifuzie
Efectul de presiune și temperatură ridicată al vibrației ultrasonice și cavitației sunt utilizate pentru a promova penetrarea reciprocă a moleculelor între două lichide, două solide sau interfețe lichid-solid și lichid-gaz pentru a forma noi proprietăți ale materialelor. Sudarea cu ultrasunete a metalelor sau materialelor plastice, emulsionarea cu ultrasunete, curățarea, atomizarea pot fi clasificate ca astfel de efecte.
Omogenizați
După ce bulele de cavitație sunt închise, unda de șoc locală poate zdrobi particulele din lichid pentru a-l face fin; uniformizați cristalul; dispersați picăturile mari și neuniforme de lapte în agenți minusculi și uniformi (cum ar fi agenți de contrast medical, agenți pentru tratamentul cancerului etc.); Poate include chiar tromboliza și alte efecte.
Coeziunea
Vibrația cu ultrasunete poate face ca particulele în suspensie din mediul gazos și lichid să se miște la viteze diferite, crescând șansa de coliziune de fază; sau folosirea undelor staţionare pentru a le face să tindă spre antinoduri, astfel are loc procesul de aglomerare. Colectarea prafului în coș și ploaia artificială se încadrează în această categorie.
Acțiune mecanică de tăiere
Datorită accelerației mari a vibrațiilor ultrasonice și efectului cavitației și coroziunii acustice, pot fi efectuate prelucrari speciale și precise a materialelor dure și fragile (gemuri, ceramică, sticlă, oțel magnetic etc.).
Smash
Utilizarea impulsurilor cu ultrasunete de mare intensitate poate zdrobi pietrele la rinichi și litiaza biliară din organism fără a deteriora țesuturile moi.
