Ultrazvočna energija deluje na medij, kar povzroči, da delci vibrirajo z visoko hitrostjo in povzročijo mehanske spremembe, kot so hitrost, pospešek, zvočni tlak in jakost zvoka, kar povzroči mehanske učinke. Ultrazvok je oblika širjenja mehanske energije, ki je povezana z valovnim procesom in bo povzročila linearni učinek vibracij. Ko se ultrazvočni val širi v mediju, čeprav je amplituda premika delcev majhna, je pospešek delca, ki ga povzroča ultrazvočni val, zelo velik.
Če se ultrazvočni val 20 kHz, 1 W/cm2 širi v vodi, je amplituda zvočnega tlaka, ki ga ustvari, 173 kPa, kar pomeni, da se mora amplituda zvočnega tlaka spremeniti 20.000-krat med pozitivnimi in negativnimi 173 kPa na sekundo, največji pospešek delcev pa do 1440 km/s2, kar je približno 1500-kratnik gravitacijskega pospeška, npr. Intenzivno in hitro spreminjajoče se mehansko gibanje je mehanski vibracijski učinek močnega ultrazvoka.
Kadar ultrazvočni medij ni enakomeren slojevit medij (kot je biološko tkivo, človeško telo itd.), bo akustična impedanca vsake plasti medija povzročila, da se odbiti zvočni valovi odbijejo in tvorijo stoječe valovanje. Antinodi in vozlišča stoječega vala povzročajo spremembe tlaka in napetosti ter pospeška. Ker je masa različnih delcev medija (kot so biomolekule) različna, je hitrost vibracij, ki jo povzroči sprememba tlaka, drugačna, sprememba tlaka, ki jo povzroči relativno gibanje med delci medija, pa je še en razlog za ultrazvočni mehanski učinek. Mehanske učinke z uporabo ultrazvoka je treba obdelati (luknjanje, rezanje, stiskanje, utrjevanje površine, varjenje, čiščenje, poliranje in odstranjevanje nezaželenih filmov in umazanije itd.), Uporabiti pa jih je treba tudi za pospešitev disperzije, homogenizacije, emulgiranja in drobljenja, sterilizacije in drugih procesov.
Mehanski učinek ultrazvoka se pogosto uporablja v proizvodnji, primeri pa so naslednji.
Mehansko mešanje
Ultrazvočne visokofrekvenčne vibracije in sevalni tlak lahko ustvarijo učinkovito vznemirjenje in pretok v plinu in tekočini. Močan curek in lokalni mikronavalni tok, ki ga ustvarijo vibracije kavitacijskih mehurčkov na trdni površini, lahko znatno oslabijo površinsko napetost in trenje tekočine ter uničijo pritrjeno plast vmesnika med trdno in tekočino, tako da ne more doseči običajnega nizkofrekvenčnega mehanskega mešanja. učinek. Ta učinek je fizična osnova za nanašanje zdravil skozi človeško kožo, lepotilnih izdelkov na človeško kožo, ultrazvočno razplinjevanje, izravnavo in izboljšanje hrane in kozmetike.
Interdifuzija
Učinek tlaka in visoke temperature ultrazvočnih vibracij in kavitacije se uporabljata za spodbujanje medsebojnega prodiranja molekul med dvema tekočinama, dvema trdnima snovema ali vmesnikoma tekočina-trdno in tekočina-plin za oblikovanje novih lastnosti materiala. Med takšne učinke lahko uvrstimo ultrazvočno varjenje kovin ali plastike, ultrazvočno emulgiranje, čiščenje, atomizacijo.
Homogenizirajte
Ko so kavitacijski mehurčki zaprti, lahko lokalni udarni val zdrobi delce v tekočini, da postane fina; naredite kristal enoten; razpršite velike in neenakomerne kapljice mleka v drobne enakomerne snovi (kot so medicinska kontrastna sredstva, sredstva za zdravljenje raka itd.); Vključuje lahko celo trombolizo in druge učinke.
kohezija
Ultrazvočne vibracije lahko povzročijo, da se suspendirani delci v plinskem in tekočem mediju premikajo z različnimi hitrostmi, kar poveča možnost faznega trka; ali z uporabo stoječih valov, da se nagibajo proti antinodom, tako pride do procesa aglomeracije. Zbiranje prahu v dimnik in umetni dež spadata v to kategorijo.
Mehansko rezanje
Zaradi velikega pospeška ultrazvočnih vibracij ter učinka kavitacije in akustične korozije je možna posebna in natančna obdelava trdih in krhkih materialov (dragi kamni, keramika, steklo, magnetno jeklo itd.).
Razbiti
Z uporabo ultrazvočnih impulzov visoke intenzivnosti lahko zdrobimo ledvične in žolčne kamne v telesu, ne da bi poškodovali mehka tkiva.
