Ultrazvuková energia pôsobí na médium, čo spôsobí, že častice budú vibrovať vysokou rýchlosťou a produkovať mechanické zmeny, ako je rýchlosť, zrýchlenie, akustický tlak a intenzita zvuku, čo spôsobí mechanické účinky. Ultrazvuk je forma šírenia mechanickej energie, ktorá súvisí s vlnovým procesom a vytvára lineárny efekt vibrácií. Keď sa ultrazvuková vlna šíri v médiu, aj keď je amplitúda posunutia častice malá, zrýchlenie častice spôsobené ultrazvukovou vlnou je veľmi veľké.
Ak sa ultrazvuková vlna s frekvenciou 20 kHz, 1 W/cm2 šíri vo vode, amplitúda akustického tlaku, ktorú vytvára, je 173 kPa, čo znamená, že amplitúda akustického tlaku sa musí meniť 20 000-krát medzi kladnou a zápornou hodnotou 173 kPa za sekundu a maximálne zrýchlenie častíc Až 1440 km/s gravitácie 1500 krát intenzívna a akcelerácia meniaci sa mechanický pohyb je mechanický vibračný efekt výkonového ultrazvuku.
Keď ultrazvukové médium nie je rovnomerné vrstvené médium (ako biologické tkanivo, ľudské telo atď.), akustická impedancia každej vrstvy média spôsobí odraz odrazených zvukových vĺn a vytvorí stojatú vlnu. Antinody a uzly stojatej vlny spôsobujú zmeny tlaku a napätia a zrýchlenia. Pretože hmotnosť rôznych častíc média (ako sú biomolekuly) je odlišná, rýchlosť vibrácií spôsobená zmenou tlaku je odlišná a zmena tlaku spôsobená relatívnym pohybom medzi časticami média je ďalším dôvodom ultrazvukového mechanického účinku. Mechanické efekty pomocou ultrazvuku by sa mali spracovať (perforácia, rezanie, zhutňovanie, spevnenie povrchu, zváranie, čistenie, leštenie a odstraňovanie nežiaducich filmov a nečistôt a pod.) a tiež použité na urýchlenie disperzie, homogenizácie, emulgácie a drvenia, sterilizácie a iných procesov.
Mechanický účinok ultrazvuku bol široko používaný vo výrobe a príklady sú nasledujúce.
Mechanické miešanie
Ultrazvukové vysokofrekvenčné vibrácie a tlak žiarenia môžu vytvárať účinné miešanie a prúdenie plynu a kvapaliny. Silný prúd a lokálny mikroprúd generovaný vibráciou kavitačných bublín na pevnom povrchu môže výrazne oslabiť povrchové napätie a trenie kvapaliny a zničiť pripojenú vrstvu rozhrania tuhá látka-kvapalina, takže nemôže dosiahnuť bežné nízkofrekvenčné mechanické miešanie. účinok. Tento efekt je fyzikálnym základom pre aplikáciu liečiv cez ľudskú pokožku, kozmetické produkty na ľudskú pokožku, ultrazvukové odplynenie, potravinárske a kozmetické vyrovnávanie a zušľachťovanie.
Interdifúzia
Tlakový a vysokoteplotný účinok ultrazvukových vibrácií a kavitácie sa používa na podporu vzájomného prenikania molekúl medzi dvoma kvapalinami, dvoma pevnými látkami alebo rozhraniami kvapalina-pevná látka a kvapalina-plyn, aby sa vytvorili nové vlastnosti materiálu. Medzi takéto účinky možno zaradiť ultrazvukové zváranie kovov alebo plastov, ultrazvukovú emulgáciu, čistenie, atomizáciu.
Homogenizovať
Po uzavretí kavitačných bublín môže lokálna rázová vlna rozdrviť častice v kvapaline, aby bola jemná; urobiť kryštál jednotným; rozptýliť veľké a nerovnomerné kvapôčky mlieka do malých jednotných činidiel (ako sú lekárske kontrastné činidlá, činidlá na liečbu rakoviny atď.); Môže dokonca zahŕňať trombolýzu a ďalšie účinky.
Súdržnosť
Ultrazvukové vibrácie môžu spôsobiť, že sa suspendované častice v plynnom a kvapalnom médiu pohybujú rôznymi rýchlosťami, čím sa zvyšuje pravdepodobnosť kolízie fáz; alebo pomocou stojatých vĺn, aby sa priklonili k antinodám, čím dochádza k procesu aglomerácie. Do tejto kategórie patrí zber prachu v dymovode a umelý dážď.
Mechanické rezanie
Vďaka veľkému zrýchleniu ultrazvukových vibrácií a účinkom kavitácie a akustickej korózie je možné vykonávať špeciálne a presné spracovanie tvrdých a krehkých materiálov (drahokamy, keramika, sklo, magnetická oceľ atď.).
Smash
Použitie vysokointenzívnych ultrazvukových impulzov môže rozdrviť obličkové kamene a žlčové kamene v tele bez poškodenia mäkkých tkanív.
