magyar
Megtekintések: 70 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2019-08-15 Eredet: Telek
Amikor az ultrahang energia a közegre hat, a részecskék nagy sebességű és finom rezgését okozza, és mechanikai mennyiségek változását idézi elő, mint például a sebesség, a gyorsulás, a hangnyomás és a hangintenzitás, ezáltal mechanikai hatásokat vált ki. Az ultrahang a mechanikai energia átvitelének egyik formája, amely a hullámfolyamathoz kapcsolódik, és lineáris rezgéshatást vált ki. Amikor az ultrahanghullám közegben terjed, a részecske elmozdulási amplitúdója nagyon kicsi, de az ultrahang által okozott részecskegyorsulás nagyon nagy.
Ha 20 kHz-es és 1W/cm 2 ultrahanghullám terjed a vízben, akkor a hangnyomás amplitúdója 173 kPa, ami azt jelenti, hogy a hangnyomás amplitúdója 20 000-szer változik pozitív és negatív 173 kPa/s között. A maximális részecskegyorsulás eléri az 1440 km/s-t 2, ami körülbelül 1500-szorosa a gravitációs gyorsulásnak. Így az intenzív és gyorsan változó mechanikai mozgás a teljesítmény-ultrahang. Mechanikus vibrációs hatás.
Ha az ultrahangos közeg nem homogén réteges közeg (például biológiai szövet, emberi test stb.), az egyes rétegek eltérő akusztikus impedanciája visszaverődést és állóhullám kialakulását okozza. Az állóhullám hasa és csomója nyomásváltozást, feszültséget és gyorsulást okoz. Mivel a különböző közegrészecskék (pl. biológiai molekulák) tömege eltérő, a nyomásváltozás okozta rezgési sebesség is eltérő. Az ultrahangos mechanikai hatás másik oka a közegszemcsék relatív mozgása által okozott nyomásváltozás. Az ultrahang mechanikai hatásait feldolgozásra (fúrásra, vágásra, tömörítésre, felületerősítésre, hegesztésre, tisztításra, polírozásra, nemkívánatos filmrétegek és szennyeződések eltávolítására stb.) és egyéb folyamatok felgyorsítására, például diszperzióra, homogenizálásra, emulgeálásra, aprításra és sterilizálásra kell felhasználni.
Az ultrahang mechanikai hatását széles körben használják a gyártásban. Íme néhány példa:
Az ultrahangos nagyfrekvenciás rezgés és sugárzási nyomás hatékony keverést és áramlást képezhet gázban és folyadékban. A szilárd felületen a kavitációs buborékrezgés által előidézett erős sugár és lokális mikroöblítés jelentősen csökkentheti a folyadék felületi feszültségét és súrlódását, és tönkreteheti a szilárd-folyadék határfelület határrétegét, így elérheti azt a hatást, amelyet a szokásos alacsony frekvenciájú mechanikus keverés nem képes elérni. Ez a funkció a fizikai alapja a gyógyszer behatolásnak, a bőrt vezető kozmetikumoknak, az ultrahangos gáztalanításnak, az élelmiszerek és kozmetikumok keverésének és finomításának.
Az ultrahangos rezgés és kavitáció nyomás- és magas hőmérsékleti hatásainak felhasználásával kétféle folyadék, kétféle szilárd anyag vagy folyadék-szilárd, folyékony-gáz határfelület lép fel a molekulákon, új anyagtulajdonságokat alakítva ki. Ilyenek közé sorolható a fémek vagy műanyagok ultrahangos hegesztése, ultrahangos emulgeálás, tisztítás és porlasztás.
A kavitációs buborékok záródása után keletkező lokális lökéshullám összetörheti a folyadékban lévő részecskéket és finomítja azokat; egységessé tegye a kristályosodást; diszpergálja a nagy és egyenetlen emulziócseppeket kis egyenletes anyagokba (például orvosi kontrasztanyagokba, rákkezelő szerekbe stb.); és még a thrombus abláció szerepét is magukban foglalják.
Az ultrahangos rezgés hatására a lebegő részecskék különböző sebességgel mozoghatnak gázban és folyékony közegben, növelhetik az ütközés esélyét, vagy állóhullámmal hajlanak a hullám gyomrára, így kondenzáció lép fel. Ebbe a kategóriába tartozhat az égéstermék- és mesterséges csapadékos porgyűjtés.
Az ultrahangos rezgés nagy gyorsulása és a kavitáció akusztikus korróziója miatt kemény és rideg anyagok (drágakövek, kerámiák, üveg, mágnesek stb.) speciális precíziós megmunkálása végezhető el.
A nagy intenzitású ultrahangos impulzus a vese- és epekő összezúzására használható a lágyszövetek károsítása nélkül.
