Ultraääni-ilmiön vaikutus
Kun ultraääniaalto lisääntyy väliaineessa ultraääniaallon ja väliaineen välisen vuorovaikutuksen vuoksi, väliaine käy läpi fyysisiä ja kemiallisia muutoksia, mikä johtaa useiden mekaanisten, lämpö-, sähkömagneettisten ja kemiallisten ultraäänivaikutusten sarjaan, mukaan lukien seuraavat neljä vaikutusta:
1. Mekaaniset vaikutukset
Ultraäänen mekaaninen vaikutus voi edistää nestemäistä emulgointia, geeli nesteytystä ja kiinteää dispersiota. Kun ultraääninesteen väliaineeseen muodostuu seisova aalto, nesteeseen ripustettu pienet hiukkaset tiivistyvät solmuihin mekaanisen voiman vuoksi, mikä muodostaa jaksottaisen kertymisen tilaan. Kun ultraääniaallot lisääntyvät pietsosähköisissä materiaaleissa ja magnetostriktiivisissä materiaaleissa, ne indusoivat sähköistä polarisaatiota ja indusoivat magnetisaatiota ultraääniaaltojen mekaanisen toiminnan vuoksi (ks. dielektrinen fysiikka ja magnetostriktio).
2. Kavitaatio
Kun ultraääniaallot toimivat nesteillä, voidaan tuottaa suuri määrä pieniä kuplia. Yksi syy on se, että nesteeseen ilmestyy osittaista vetojännitteetä negatiivisen paineen muodostamiseksi. Paineen lasku tekee kaasusta alun perin liuenneen nesteen ylijäähdytykseen ja pakenee nesteestä ja siitä tulee pieniä kuplia. Toinen syy on se, että voimakas vetojännitteet "repivät" nesteen onttoon, jota kutsutaan kavitaatioksi. Ontelon sisällä on nestemäistä höyryä tai muuta nesteeseen liuennutta kaasua, ja se voi olla jopa tyhjiö.
Kavitaatiosta muodostuneet pienet kuplat jatkavat liikettä, kasvavat tai yhtäkkiä puhkeavat ympäröivän väliaineen värähtelyn mukana. Kun se puhkeaa, ympäröivä neste ryntää yhtäkkiä kuplaan, jolloin syntyy korkea lämpötila, korkea paine ja shokkiaallot. Sisäinen kitka, johon liittyy kavitaatio, voi muodostaa sähkölatauksia ja aiheuttaa valopäästöjä kuplissa purkauksen vuoksi. Nesteen ultraäänihoidon tekniikka liittyy enimmäkseen kavitaatioon.
3. Lämpövaikutus
Ultraäänien korkean taajuuden ja korkean energian vuoksi se voi tuottaa ilmeisen lämpövaikutuksen, kun se imeytyy väliaineeseen.
4. Kemialliset vaikutukset
Ultraäänen vaikutus voi edistää tai nopeuttaa tiettyjä kemiallisia reaktioita. Esimerkiksi puhdas tislattu vesi käy ultraäänikäsittelyssä vetyperoksidin tuottamiseksi; typpiliukoinen vesi tuottaa typpihappoa ultraäänikäsittelyn jälkeen; väriaine vesiliuos muuttaa väriä tai haalistuu ultraäänikäsittelyn jälkeen. Näiden ilmiöiden esiintymiseen liittyy aina kavitaatio. Ultraääni voi myös nopeuttaa monien kemiallisten aineiden hydrolyysiä, hajoamista ja polymerointia.
Ultraäänellä on myös merkittävä vaikutus valokemiallisiin ja sähkökemiallisiin prosesseihin. Kun eri aminohappojen ja muiden orgaanisten aineiden vesiliuokset on käsitelty ultraäänellä, tyypilliset absorptiokaistat katoavat ja osoittavat tasaisen yleisen imeytymisen, mikä osoittaa, että kavitaatio on muuttanut molekyylirakennetta.
