Ultrasonik enerji ortama etki ederek parçacıkların yüksek hızda titreşmesine ve hız, ivme, ses basıncı, ses şiddeti gibi mekanik değişiklikler üretmesine ve dolayısıyla mekanik etkilere neden olmasına neden olur. Ultrason, dalga süreciyle ilgili olan ve doğrusal bir titreşim etkisi yaratacak bir mekanik enerji yayılım şeklidir. Ultrasonik dalga ortamda yayıldığında, parçacık yer değiştirmesinin genliği küçük olmasına rağmen, ultrasonik dalganın neden olduğu parçacık ivmesi çok büyüktür.
20kHz, 1W/cm2 ultrasonik dalga suda yayılırsa, ürettiği ses basınç genliği 173kPa olur, bu da ses basınç genliğinin saniyede 173kPa pozitif ve negatif arasında 20.000 kez değişmesi gerektiği anlamına gelir ve maksimum parçacık ivmesi, yer çekimi ivmesinin yaklaşık 1500 katı olan 1440km/s2'ye kadar çıkar, bu kadar yoğun ve hızla değişen mekanik hareket, gücün mekanik titreşim etkisidir. ultrason.
Ultrasonik ortam tekdüze katmanlı bir ortam olmadığında (biyolojik doku, insan vücudu vb. gibi), her bir ortam katmanının akustik empedansı, yansıyan ses dalgalarının yansımasına ve duran bir dalga oluşturmasına neden olacaktır. Duran dalganın antinotları ve düğümleri basınç, gerilim ve ivme değişikliklerine neden olur. Farklı ortam parçacıklarının (biyomoleküller gibi) kütlesi farklı olduğundan, basınç değişiminin neden olduğu titreşim hızı farklıdır ve ortam parçacıkları arasındaki bağıl hareketin neden olduğu basınç değişimi, ultrasonik mekanik etkinin bir başka nedenidir. Ultrason kullanılarak mekanik etkiler işlenmeli (delme, kesme, sıkıştırma, yüzey güçlendirme, kaynaklama, temizleme, cilalama ve istenmeyen filmlerin ve kirlerin çıkarılması vb.) ve ayrıca dispersiyon, homojenleştirme, emülsifikasyon ve kırma, Sterilizasyon ve diğer işlemleri hızlandırmak için kullanılmalıdır.
Ultrasonun mekanik etkisi üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır ve örnekler aşağıdaki gibidir.
Mekanik çalkalama
Ultrasonik yüksek frekanslı titreşim ve radyasyon basıncı, gaz ve sıvıda etkili çalkalama ve akış oluşturabilir. Katı yüzeydeki kavitasyon kabarcığı titreşimi tarafından üretilen güçlü jet ve yerel mikro-hızlı akış, sıvının yüzey gerilimini ve sürtünmesini önemli ölçüde zayıflatabilir ve katı-sıvı arayüzünün bağlı katmanını tahrip edebilir, böylece sıradan düşük frekanslı mekanik çalkalamaya ulaşamaz. etki. Bu etki, ilaçların insan derisine uygulanmasının, güzellik ürünlerinin insan derisine uygulanmasının, ultrasonik gaz gidermenin, gıda ve kozmetik tesviye ve arıtmanın fiziksel temelini oluşturur.
Interdifüzyon
Ultrasonik titreşim ve kavitasyonun basınç ve yüksek sıcaklık etkisi, yeni malzeme özellikleri oluşturmak için moleküllerin iki sıvı, iki katı veya sıvı-katı ve sıvı-gaz arayüzleri arasında karşılıklı nüfuzunu teşvik etmek için kullanılır. Metal veya plastiklerin ultrasonik kaynaklanması, ultrasonik emülsifikasyon, temizleme, atomizasyon gibi etkiler olarak sınıflandırılabilir.
Homojenleştir
Kavitasyon kabarcıkları kapandıktan sonra, yerel şok dalgası sıvının içindeki parçacıkları ezerek ince hale getirebilir; kristali tekdüze hale getirin; büyük ve düzensiz süt damlacıklarını küçük tekdüze maddelere (tıbbi kontrast maddeler, kanser tedavi maddeleri vb. gibi) dağıtın; Trombolizi ve diğer etkileri bile içerebilir.
Uyum
Ultrasonik titreşim, gaz ve sıvı ortamda asılı parçacıkların farklı hızlarda hareket etmesini sağlayarak faz çarpışma olasılığını artırabilir; veya antinotlara yönelmelerini sağlamak için duran dalgaları kullanmak, böylece topaklanma süreci meydana gelir. Bacadaki toz toplama ve yapay yağmur bu kategoriye girer.
Mekanik kesme işlemi
Ultrasonik titreşimin büyük hızlanması ve kavitasyon ve akustik korozyon etkisi nedeniyle sert ve kırılgan malzemelerin (mücevher, seramik, cam, manyetik çelik vb.) özel ve hassas işlenmesi gerçekleştirilebilir.
Parçala
Yüksek yoğunluklu ultrason darbelerinin kullanılması, yumuşak dokulara zarar vermeden vücuttaki böbrek taşlarını ve safra taşlarını parçalayabilir.
