ผลกระทบทางกลล้ำเสียง

พลังงานล้ำเสียงกระทำต่อตัวกลาง ซึ่งจะทำให้อนุภาคสั่นสะเทือนด้วยความเร็วสูงและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกล เช่น ความเร็ว ความเร่ง ความดันเสียง และความเข้มของเสียง ซึ่งส่งผลให้เกิดผลกระทบทางกล อัลตราซาวนด์เป็นรูปแบบหนึ่งของการแพร่กระจายพลังงานกลซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการคลื่นและจะก่อให้เกิดผลกระทบเชิงเส้นของการสั่นสะเทือน เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกแพร่กระจายในตัวกลาง แม้ว่าความกว้างของการกระจัดของอนุภาคจะมีน้อย ความเร่งของอนุภาคที่เกิดจากคลื่นอัลตราโซนิกจะมีขนาดใหญ่มาก

หากคลื่นอัลตราโซนิก 20kHz, 1W/cm2 แพร่กระจายในน้ำ แอมพลิจูดของความดันเสียงที่สร้างขึ้นจะเท่ากับ 173kPa ซึ่งหมายความว่าแอมพลิจูดของความดันเสียงจะต้องเปลี่ยน 20,000 เท่าระหว่างค่าบวกและค่าลบ 173kPa ต่อวินาที และการเร่งความเร็วของอนุภาคสูงสุดถึง 1,440 กม./วินาที ซึ่งมากกว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงประมาณ 1,500 เท่า การเคลื่อนไหวทางกลที่รุนแรงและเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วดังกล่าวเป็นผลจากการสั่นสะเทือนทางกลของกำลัง อัลตราซาวนด์

เมื่อสื่ออัลตราโซนิกไม่ใช่สื่อที่มีชั้นสม่ำเสมอ (เช่น เนื้อเยื่อชีวภาพ ร่างกายมนุษย์ ฯลฯ) ความต้านทานทางเสียงของสื่อแต่ละชั้นจะทำให้คลื่นเสียงที่สะท้อนสะท้อนและก่อตัวเป็นคลื่นนิ่ง แอนติโนดและโหนดของคลื่นนิ่งทำให้เกิดความกดดันและความตึงเครียด และความเร่งเปลี่ยนแปลง เนื่องจากมวลของอนุภาคสื่อที่แตกต่างกัน (เช่นชีวโมเลกุล) แตกต่างกัน ความเร็วการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความดันจะแตกต่างกัน และการเปลี่ยนแปลงความดันที่เกิดจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างอนุภาคของสื่อก็เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เกิดผลกระทบทางกลล้ำเสียง ควรประมวลผลผลกระทบทางกลโดยใช้อัลตราซาวนด์ (การเจาะ การตัด การบดอัด การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว การเชื่อม การทำความสะอาด การขัด และการกำจัดฟิล์มและสิ่งสกปรกที่ไม่พึงประสงค์ ฯลฯ ) และยังใช้เพื่อเร่งการกระจายตัว การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การทำให้เป็นอิมัลชัน และการบด การทำให้ปราศจากเชื้อ และกระบวนการอื่น ๆ

ผลกระทบทางกลของอัลตราซาวนด์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต และตัวอย่างมีดังนี้

ความปั่นป่วนทางกล

การสั่นสะเทือนความถี่สูงและรังสีอัลตราโซนิกสามารถสร้างความปั่นป่วนและการไหลของก๊าซและของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ เจ็ตที่แข็งแกร่งและการไหลแบบไมโครเร่งด่วนในท้องถิ่นที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของฟองอากาศคาวิเทชั่นบนพื้นผิวของแข็งอาจทำให้แรงตึงผิวและแรงเสียดทานของของเหลวลดลงอย่างมาก และทำลายชั้นที่แนบมาของส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว ดังนั้นจึงไม่สามารถเข้าถึงการกวนทางกลความถี่ต่ำธรรมดา ผล. ผลกระทบนี้เป็นพื้นฐานทางกายภาพสำหรับการใช้ยาผ่านผิวหนังของมนุษย์ ผลิตภัณฑ์เพื่อความงามบนผิวหนังมนุษย์ การขจัดแก๊สด้วยคลื่นอัลตราโซนิก การปรับระดับและการปรับแต่งอาหารและเครื่องสำอาง

การแพร่กระจาย

ผลกระทบของความดันและอุณหภูมิสูงของการสั่นสะเทือนและคาวิเทชั่นแบบอัลตราโซนิกถูกนำมาใช้เพื่อส่งเสริมการแทรกซึมของโมเลกุลระหว่างของเหลวสองชนิด ของแข็งสองชนิด หรือส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งกับของเหลวและแก๊สเหลว เพื่อสร้างคุณสมบัติของวัสดุใหม่ การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกของโลหะหรือพลาสติก, อิมัลชันอัลตราโซนิก, การทำความสะอาด, การทำให้เป็นละอองสามารถจำแนกได้เป็นผลดังกล่าว

ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน

หลังจากที่ฟองอากาศคาวิเทชั่นปิดลง คลื่นกระแทกในพื้นที่สามารถบดขยี้อนุภาคในของเหลวเพื่อให้ละเอียดได้ ทำให้ชุดคริสตัล กระจายหยดนมขนาดใหญ่และไม่สม่ำเสมอให้กลายเป็นสารที่มีรูปแบบเดียวกันขนาดเล็ก (เช่น สารทึบแสงทางการแพทย์ สารรักษามะเร็ง ฯลฯ ) ; อาจรวมถึงภาวะลิ่มเลือดอุดตันและผลกระทบอื่นๆ อีกด้วย

การทำงานร่วมกัน

การสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิกสามารถทำให้อนุภาคแขวนลอยในตัวกลางก๊าซและของเหลวเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน เพิ่มโอกาสของการชนกันของเฟส หรือใช้คลื่นนิ่งเพื่อให้มีแนวโน้มต่อแอนติโนด จึงเกิดกระบวนการจับตัวเป็นก้อน การสะสมฝุ่นในปล่องควันและฝนเทียมจัดอยู่ในประเภทนี้

การดำเนินการตัดเชิงกล

เนื่องจากการเร่งความเร็วที่ยอดเยี่ยมของการสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกและผลกระทบของการเกิดโพรงอากาศและการกัดกร่อนทางเสียง ทำให้สามารถดำเนินการพิเศษและแม่นยำกับวัสดุแข็งและเปราะ (อัญมณี เซรามิก แก้ว เหล็กแม่เหล็ก ฯลฯ)

ทุบ

การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงสามารถบดขยี้นิ่วในไตและนิ่วในร่างกายได้โดยไม่ทำลายเนื้อเยื่ออ่อน