Introducción a la tecnología ultrasónica.

Principio de ultrasonido.

El ultrasonido interactúa con el medio durante la propagación, los cambios en fase y amplitud, cambia las propiedades físicas, químicas y biológicas o el estado del medio, o acelera el proceso de este cambio, lo que resulta en una serie de efectos, como la mecánica y la térmica. , efectos químicos y biológicos, etc. Estos efectos pueden atribuirse a los siguientes efectos:

Cavitación

Las burbujas de cavitación crecen en la región de presión negativa formada por la propagación longitudinal de las ondas ultrasónicas y forman una interfaz de burbuja.

Se cierra rápidamente en la zona de presión positiva para ser comprimido y estirado bajo presiones alternas positivas y negativas.

Se puede generar un microjeto de alta velocidad (110 m / s) cuando la burbuja de cavitación se comprime hasta que se astilla a alta velocidad, y la densidad de colisión es de hasta 1,5 kg / m2, lo que resulta en una corriente alta.

El impacto del microjet de alta velocidad en el lado de la burbuja distal produce un impacto de golpe de ariete, es decir, una onda de choque.

La onda de choque se propaga radialmente hacia afuera, golpeando la superficie sólida de la muestra, reflejándola hacia la burbuja, y la burbuja se convierte en vórtice para conveccionar la superficie sólida, generando una enorme presión instantánea; esta enorme presión instantánea puede hacer que las partículas sólidas se suspendan en el líquido o la superficie del tejido celular biológico esté sujeta a un daño drástico.

Además de los efectos anteriores, hay efectos mecánicos, térmicos y otros:

Accion mecanica

Durante la propagación del ultrasonido, el medio comprimirá y estirará alternativamente el medio, formando un cambio de presión, y el cambio de presión causará un efecto mecánico. Movimiento de partículas de medios inducido por ultrasonidos, aunque el desplazamiento y la velocidad no son grandes, pero la aceleración de partículas proporcional al cuadrado de la frecuencia de vibración ultrasónica es muy grande, a veces excede decenas de miles de veces la aceleración de la gravedad, una aceleración tan grande es suficiente Para provocar un poderoso medio mecánico. efecto.

Efecto termico

Si las ondas ultrasónicas son absorbidas por el medio en el medio, es decir, hay absorción de energía. Al mismo tiempo, debido a la vibración de la onda ultrasónica, el medio genera una fuerte oscilación de alta frecuencia, y el medio se frota entre sí para generar calor, lo que aumenta la temperatura del líquido y el sólido. El ultrasonido aumenta la temperatura en la interfaz de penetración de dos medios diferentes. Esto se debe a que la impedancia característica es diferente en la interfaz, y se producirá la reflexión, formando una onda estacionaria que causa una fricción relativa entre las moléculas y el calentamiento.

Otros efectos

La cavitación del ultrasonido puede causar oxidación, por ejemplo, después de un corto período de sonicación en agua destilada para producir peróxido de hidrógeno. El ácido nítrico se produce después de la sonicación en agua donde se disuelve el nitrógeno. El ultrasonido también tiene un efecto reductor y afecta la descomposición eléctrica del metal.