超声波机械效应

超声波能量作用于介质，会引起颗粒高速振动，产生速度、加速度、声压、声强等机械变化，从而产生机械效应。超声波是机械能传播的一种形式，与波过程有关，会产生线性振动效应。当超声波在介质中传播时，虽然质点位移的幅度很小，但超声波引起的质点的加速度却很大。

如果20kHz、1W/cm2的超声波在水中传播，其产生的声压振幅为173kPa，这意味着声压振幅每秒必须在正负173kPa之间变化20000次，而最大质点加速度可达1440km/s2，约为重力加速度的1500倍，这种剧烈而快速变化的机械运动就是功率超声波的机械振动效应。

当超声波介质不是均匀的层状介质（如生物组织、人体等）时，各层介质的声阻抗会导致反射的声波发生反射，形成驻波。驻波的波腹和波节引起压力、张力和加速度的变化。由于不同介质颗粒（如生物分子）的质量不同，由压力变化引起的振动速度不同，而介质颗粒之间的相对运动引起的压力变化是产生超声波机械效应的另一个原因。利用超声波的机械作用进行加工（穿孔、切割、压实、表面强化、焊接、清洗、抛光、去除不良薄膜和污垢等），也用于加速分散、均质、乳化、破碎、灭菌等过程。

超声波的机械效应在生产中得到了广泛的应用，举例如下。

机械搅拌

超声波高频振动和辐射压力可以在气体和液体中形成有效的搅拌和流动。空化气泡振动在固体表面产生的强烈射流和局部微冲流，可以显着减弱液体的表面张力和摩擦力，破坏固液界面的附着层，因此无法达到普通低频机械搅拌的效果。影响。这种作用是药物透过人体皮肤、美容产品作用于人体皮肤、超声波脱气、食品和化妆品整平和细化的物理基础。

相互扩散

利用超声波振动和空化的压力和高温作用，促进两种液体、两种固体或液-固、液-气界面之间的分子相互渗透，形成新的材料性能。金属或塑料的超声波焊接、超声波乳化、清洗、雾化都可以归为此类作用。

均质化

空化气泡闭合后，局部冲击波可将液体中的颗粒击碎，使其细化；使晶体均匀；将大而不均匀的乳滴分散成微小均匀的药剂（如医用造影剂、癌症治疗剂等）；它甚至可以包括溶栓和其他作用。

凝聚力

超声波振动可以使气体和液体介质中的悬浮颗粒以不同的速度运动，增加相碰撞的机会；或利用驻波使它们趋于波腹，从而发生团聚过程。烟道除尘和人工降雨都属于这一类。

机械切削动作

由于超声波振动的极大加速度以及空化和声腐蚀的作用，可以对硬脆材料（宝石、陶瓷、玻璃、磁钢等）进行特殊精密加工。

粉碎

使用高强度超声波脉冲可以粉碎体内的肾结石和胆结石，而不损伤软组织。