超声波加工的驱动力

时间：2022-04-11

暴露于高强度超声波的液体会发生声空化。这种现象通常可以看作是在超声波源（例如，超声波喇叭）附近形成的气泡云，并且可以听到强烈的嘶嘶声。空化是在液体中形成低压空隙（又名真空气泡或空腔），它们会生长、短暂振荡，然后以很大的强度不对称地内爆。

空化的化学和物理效应

空化过程中的剧烈气泡破裂会导致较端的局部温度（高达 ~ 5,000 o C）、加热/冷却速率（高达 ~ 100 亿o C/秒）和压力（高达 ~ 1,000 atm），产生自由基并引起许多化学（声化学）反应（例如，污染物的氧化、杀菌、聚合、脱硫、长链分子降解等）。同时，在空化场中产生流动电流、较快的微射流（~ 500 m/sec）和巨大的剪切力，促进了广泛的物理（机械）效应（例如，乳化、颗粒破碎、细胞破坏，同质化，分散、解聚、脱气等）。在适当的条件下，空化事件甚至可以产生光——这种效应称为声致发光。

虽然超声波空化的纯化学效应会随着频率而增强，但机械作用具有强烈且相反的频率依赖性。因此，旨在将强剪切力引入处理过的液体的工业超声波处理器 往往在超声波频谱的下边缘（~ 20 kHz）运行。

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