Mi az Ultrahangos technológia alkalmazása

Mi az Ultrahangos technológia alkalmazása

Az ultrahangos technológia széles körben alkalmazható folyadékokban, és rendkívül hatékony, mivel szinte teljes egészében az 'ultrahangos kavitáció' fizikai jelenség körül forog.

Amikor a nagy intenzitású ultrahang egy folyadékban terjed, számtalan apró vákuumbuborékot (kavitációs buborékot) generál. Ezek a buborékok azonnal kialakulnak, növekednek és hevesen összeomlanak, hatalmas energiát szabadítva fel egy apró helyen (magas hőmérsékletet, nagy nyomást, lökéshullámokat és mikrosugarat generálva). Ez az effektussorozat számos különböző területen alkalmazható.

Ultrahangos extrakció: Az ultrahangos extrakció fő hajtóereje a kavitációs hatás.

Ezt így képzelheti el: Hagyományos extrakció: mintha egy diót héjában lassan meleg vízbe áztatnánk, és hosszú idő kell, hogy az íze kiszivárogjon.

Ultrahangos extrahálás: olyan, mintha egy precíz 'hangkalapács' segítségével azonnal eltörhetné a dióhéjat, és azonnal kiszabadulna a tartalom.

Egyszerűen fogalmazva, ultrahang segítségével 'bombázza' a mintát, gyorsabban és hatékonyabban kinyerve a kívánt jótékony összetevőket (például hatóanyagokat, olajokat és aromákat a növényekből).

A példák közé tartozik az ehető olajok extrahálása olajos magvakból, például szójababból, földimogyoróból és szezámmagból; valamint ízvegyületek kinyerése tea- és kávébabból. Pigmentek (például antocianinok) és illatanyagok kinyerése gyümölcsökből és zöldségekből. Aktív összetevők, például alkaloidok, flavonoidok és glikozidok kinyerése hagyományos kínai gyógynövényekből (például ginkgo levelekből, édesgyökérből és ginzengből). Ez jelenleg egy széles körben kutatott és alkalmazott terület.

Az ultrahangos emulgeálás egy olyan eljárás, amely az ultrahang nagy intenzitású energiáját használja két nem elegyedő folyadék (általában olaj és víz) erőszakos és hatékony összekeverésére, hogy stabil és homogén emulziót képezzen.

Egyszerűen fogalmazva, az ultrahang hatalmas erejét használja fel arra, hogy az olaj- és vízcseppeket rendkívül apró részecskékre 'tépje' szét, lehetővé téve azok egyenletes és stabil keveredését, így tejhez vagy majonézhez hasonló emulziót képezve.

Ezt használják kozmetikumokban és bőrápoló termékekben, például testápolókban, krémekben, emulziókban, fényvédőkben és rúzsokban, biztosítva az olajos és vizes fázisok alapos emulgeálását, ami finom, stabil textúrát és a hatóanyagok egyenletes eloszlását eredményezi.

Az ultrahangos homogenizálás, más néven ultrahangos kezelés, egy olyan fizikai technika, amely nagy intenzitású, nagyfrekvenciás ultrahangot (általában > 20 kHz) használ a részecskék (például sejtek, baktériumok, vírusok, liposzómák vagy szilárd részecskék) lebontására, diszpergálására, emulgeálására, homogenizálására és extrakciójára.

Egyszerűen fogalmazva, úgy működik, mint egy 'molekuláris szintű olló', erőteljes hanghullám-energiával a folyadékban lévő nagy részecskéket apró, egyenletes nano- vagy mikronméretű részecskékre bontja. A nyomáshullám tágulási (negatív nyomású) fázisa során a folyadék 'szétszakad', számtalan apró vákuumbuborékot vagy üreget (azaz 'kavitációs buborékot') képez. Az ezt követő kompressziós (pozitív nyomás) fázisban ezek a kavitációs buborékok gyorsan összenyomódnak, és rendkívül rövid időn belül (mikroszekundum) hevesen összeesnek és felrobbannak. Ezek a mintarészecskékre ható extrém erők elegendőek a sejtfalak és membránok megtörésére, az aggregált részecskék feloszlatására és a cseppek finom emulgeálására, ezáltal homogenizálásra.

Az alkalmazások közé tartozik liposzómák és gyógyszerhordozó emulziók előállítása célzott gyógyszerbejuttatáshoz, valamint zsíremulziók gyártása intravénás injekcióhoz. Kenőcsök, krémek és egyéb helyi gyógyszerek készítése.

Az ultrahangos diszperzió egy olyan technika, amely az ultrahang erőteljes energiáját használja fel az aggregált szilárd részecskék (például nanoanyagok, pigmentek és porok) folyadékban való szétbontására, biztosítva azok stabil és egyenletes eloszlását a folyadékban hosszú időn keresztül.

Sok mikron vagy nanométer méretű szilárd por (például grafén, szén nanocsövek, pigmentek és gyógyszerrészecskék) hajlamos az intermolekuláris erők hatására szorosan aggregálódni, látható csomókat képezve. A hagyományos mechanikus keverés ezeket a csomókat csak átmenetileg tudja a folyadékba keverni, de nem tudja teljesen széttörni; hamarosan újra aggregálódnak és ismét kicsapódnak.

Az ultrahangos diszperzió alapvető célja ennek az aggregációs problémának a megoldása. Például a vezetőképes szerek (például korom) és aktív anyagok (például lítium-vas-foszfát és lítium-kobalt-oxid) egyenletes diszpergálása az oldószerekben és kötőanyagokban az akkumulátorelektródák gyártásában kulcsfontosságú lépés, amely közvetlenül befolyásolja az akkumulátor teljesítményét.

Az ultrahangos megzavarás, más néven ultrahangos sejtmegszakítás vagy ultrahangos kezelés, olyan fizikai technika, amely nagy intenzitású, nagyfrekvenciás ultrahangot (tipikusan 20-100 kHz) használ a sejtek, szövetek vagy egyéb részecskék megzavarására.

Egyszerűen fogalmazva, az emberi fül számára nem hallható hangot használ fel, hogy erőteljes fizikai erőket generáljon egy folyékony, 'összetörő' dolgokban.

Így képzelheted el:

Makroszkópos változat: Ha egy nagy teljesítményű hangszóró mélysugárzóját a víz felszínéhez közel helyezi el, és rendkívül alacsony frekvenciákat játszik le, mindenhol víz fröccsenését fogja látni. Az ultrahangos megzavarás ezt a folyamatot mikroszkopikusan, magasabb frekvencián erősíti, és számtalanszor felerősíti.

Robbanásveszélyes változat: egyszerre több milliárd rendkívül apró 'kavitációs buborékbombát' hoz létre a folyadékban. Ezek a bombák folyamatosan robbannak, és lökéshullámaik 'összetörik' a környező sejteket.

Egyszerű hasonlat: olyan, mintha egy nagy sebességű vibráló hangvillát szúrnánk a vízbe, fröccsenést okozva. Az ultrahangos zavar milliószorosára erősíti ezt a hatást, és a szabad szemmel láthatatlan mikroszkopikus világban fordul elő. A példák közé tartozik a fehérjék, enzimek, plazmid DNS és RNS extrahálása baktériumokból, élesztőgombákból, növényi vagy állati szövetekből. Az ultrahangos gáztalanítás egy rendkívül hatékony technológia, amely a nagy intenzitású ultrahanghullámok energiáját használja fel a 'rezgés' és az oldott vagy magával ragadó gázok folyadékokból való eltávolítására.

Egyszerűen fogalmazva, az ultrahanghullámok számtalan 'porszívót' (kavitációs buborékot) hoznak létre a folyadékban, felszívva az oldott gázokat. Ezek a kis 'porszívók' ezután nagyobbakká egyesülnek, amelyek a felszínre úsznak, így eltávolítják a gázokat.

A folyamat a következőkből áll: Ultrahangos generátor → nagyfrekvenciás elektromos jel generálása → átalakító (az elektromos jelet mechanikus rezgéssé alakítja) → erősítő (az amplitúdó felerősítése) → nagy intenzitású ultrahanghullámok bejuttatása a folyadékba → kavitációs hatás létrehozása → mikrobuborékok felhalmozódása 'feloldódó gázok és buborékok' formájában. összeolvadnak és növekednek → Felhajtóerő hatására a felszínre emelkednek és felrobbannak → A gázt eltávolítják.

Az alkalmazások közé tartoznak az epoxigyanták, UV-ragasztók, szilikon ragasztók, bevonóoldatok, szilikonolajok, olvadt alumíniumötvözetek és polimerek.