При распространении ультразвуковых волн в среде вследствие взаимодействия ультразвуковых волн со средой среда претерпевает физические и химические изменения, в результате чего возникает ряд механических, тепловых, электромагнитных и химических ультразвуковых эффектов, в том числе следующие эффекты:
Механический эффект
Механическое воздействие, вызванное ультразвуком, может способствовать эмульгированию жидкостей, разжижению гелей и диспергированию твердых веществ. Когда ультразвуковая жидкость образует в среде стоячую волну, мельчайшие частицы, взвешенные в жидкости, конденсируются в узле под действием механической силы и образуют периодические скопления в среде.
Электромагнитный эффект
При распространении ультразвуковых волн в пьезоэлектриках и магнитострикционных материалах возникает наведенная поляризация и наведенная намагниченность вследствие механического воздействия ультразвуковых волн.
Эффект кавитации
При воздействии на жидкость ультразвуковых волн может образоваться большое количество мелких пузырьков. Одна из причин заключается в том, что в жидкости возникает локальное растягивающее напряжение, образующее отрицательное давление. Снижение давления приводит к тому, что газ, первоначально растворенный в жидкости, пересыщается и выходит из жидкости, образуя мелкие пузырьки. Другая причина заключается в том, что сильное растягивающее напряжение «разрывает» жидкость в полость, называемую кавитацией. Внутри полости находится пар жидкости или другой газ, растворяющийся в жидкости, может быть даже вакуум. Маленькие пузырьки, образовавшиеся в результате кавитации, будут продолжать двигаться, расти или лопаться под воздействием вибрации окружающей среды. Когда он лопается, окружающая жидкость внезапно разрывается на пузырьки, создавая высокую температуру и высокое давление, а также ударные волны. Внутреннее трение, сопровождающее кавитацию, может образовывать электрический заряд и вызывать свечение пузырьков вследствие разряда. Технология ультразвуковой обработки в жидкости во многом связана с кавитацией.
Термический эффект
Из-за высокой ультразвуковой частоты и высокой энергии он может вызывать значительные тепловые эффекты при поглощении заготовкой.
Химический эффект
Воздействие ультразвуковых волн может стимулировать или ускорять определенные химические реакции. Например, чистая дистиллированная вода после ультразвуковой обработки выделяет перекись водорода; вода, растворенная в азоте, после ультразвуковой обработки образует азотистую кислоту; и водный раствор красителя изменит цвет или исчезнет после ультразвуковой обработки. Эти явления всегда сопровождаются кавитацией. Ультразвук также может ускорить процессы гидролиза, разложения и полимеризации многих химических веществ. Ультразвук также оказывает существенное влияние на фотохимические и электрохимические процессы. После ультразвуковой обработки различных водных растворов различных аминокислот и других органических веществ характерная полоса спектра поглощения исчезает и проявляется однородное общее поглощение, что указывает на изменение молекулярной структуры в результате кавитации.
