您對“超聲波”到底認(rèn)識多少 它的應(yīng)用又如何？

　　超聲波的兩個主要參數(shù)是頻率和功率密度：

　　頻率：F≥20KHz；

　　功率密度：p=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2），通常p≥0.3w/cm2。

　　超聲波的空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時發(fā)生的生長和崩潰的動力學(xué)過程。超聲波作用于液體時可產(chǎn)生大量小氣泡。一個原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強(qiáng)大的拉應(yīng)力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化。

　　超聲波的幾大“不俗”應(yīng)用：

　　★中藥萃取

　　中藥物料內(nèi)部或多或少地溶解了一些微氣泡，在超聲波的作用下產(chǎn)生振動，就是超聲波的空化效應(yīng)。這種氣泡在閉合時會在其周圍產(chǎn)生幾千個大氣壓的壓力，形成微激波，它可造成植物細(xì)胞壁及整個生物體破裂，而且整個破裂過程在瞬間完成，有利于有效成分的溶出，促使藥物有效成分進(jìn)入介質(zhì)，并于介質(zhì)充分混合，加快了提取過程的進(jìn)行，并提高了藥物有效成分的提取率。

　　優(yōu)點：

　　1.無需加熱；

　　2.藥物成分的提取；

　　3.溶劑用量少，節(jié)約溶劑；

　　4.物理過程，無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生；

　　5.提取物成分精制。

　　★紡織染料

　　超聲波染色已經(jīng)廣泛應(yīng)用于印染行業(yè)。有研究對滌綸針織物進(jìn)行超聲波染色，并與未經(jīng)過超聲波處理的常規(guī)染料染色進(jìn)行對比。利用紅外和顯微鏡研究超聲波霧化處理對分散染液的影響。數(shù)據(jù)表明超聲波處理分散染料之后使得染料的顆粒明顯變小且分子結(jié)構(gòu)分布更加均勻，并且化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有明顯改變。

　　優(yōu)點：

　　快速著色；提高色強(qiáng)度和色牢度；低溫印染，不傷害織物；可以兼容多種織物。

　　★石墨烯

　　超聲法剝離石墨烯主要源于超聲波的空化效應(yīng)，當(dāng)壓應(yīng)力波傳播到石墨體的表面時，石墨體就會反射產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，當(dāng)無數(shù)微小氣泡破裂時，在石墨薄片之間的拉應(yīng)力會不斷增加，直到剝離石墨烯薄片。

　　優(yōu)點：

　　分散時間短；分散的顆粒更細(xì)更均勻；石墨烯高度穩(wěn)定；節(jié)能環(huán)保。

　　★納米顆粒

　　納米粒子正越來越廣泛地被使用，如電池、涂料、建筑材料、美容護(hù)膚等。顆粒越小，可用性越高。超聲波振動產(chǎn)生的高剪切力會解聚并減少材料的顆粒。解聚后，顆粒的粒徑減小，數(shù)量增加，并且每個小顆粒之間的接觸面積減小。

　　優(yōu)點：

　　1.超聲波分散技術(shù)能產(chǎn)生機(jī)械分散、破碎設(shè)備不能產(chǎn)生的超微粒子；

　　2.處理的粒子分布均勻；

　　3.處理的粒子穩(wěn)定性強(qiáng)，不易球形凝聚。

　　★氧化鋁

　　在沉淀法中主要利用超聲波的機(jī)械振動對沉淀形成過程的動力學(xué)影響，以及超聲波的剪切破碎機(jī)理對顆粒尺度的控制作用。超聲波能加快晶體的形成，使晶體粒徑分布均一化。

　　優(yōu)點是分散效果均一，性價比高。

　　★乳化

　　在超聲波能量的作用下，兩種或多種不相容的液體混合在一起，其中一種液體均勻地分散在另一種液體之中形成乳液狀液體，這種處理過程稱為超聲波乳化。

　　優(yōu)點是可以控制乳狀液的類型，生產(chǎn)乳液所需的功率小，所形成的乳液更加穩(wěn)定。

　　★水處理

　　超聲波在水處理方面的應(yīng)用非常廣泛，可以進(jìn)行污水處理（降解氨、氮），另外超聲波技術(shù)在海上鉆進(jìn)平臺管道的抑藻，除藻，船舶壓載水滅菌，分解有機(jī)物，飲用水深度處理，消毒和污泥處理（污泥脫水和促進(jìn)厭氧發(fā)酵）等方面都有應(yīng)用。

　　★攪拌

　　首先傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌和超聲波攪拌同屬于物理機(jī)械攪拌，前者是利用攪拌槳高速旋轉(zhuǎn)作用于物料，超聲波則是高頻振動產(chǎn)生的剪切力作用物料，使液體產(chǎn)生振蕩，從而起到混勻液態(tài)物料之作用。另外有所不同的是，傳統(tǒng)機(jī)械攪拌是從宏觀上對液體進(jìn)行混合的過程，難以充分混勻。攪拌功率可以做的相對較大，宏觀攪拌速度也較快。所以機(jī)械攪拌適用于那些對混勻度要求不高的場合。而超聲波攪拌機(jī)卻是從微觀（分子層面）角度對液態(tài)物料進(jìn)行混合，混勻程度高，混合細(xì)膩、充分，所以超聲波攪拌器適合用于那些對混勻度要求高和分子顆粒細(xì)的領(lǐng)域。不過超聲波輻射范圍有限，兩者各有特點。實際應(yīng)用中也是取長補(bǔ)短。如果能與傳統(tǒng)機(jī)械攪拌配合使用，既能保證攪拌效率，又能保證攪拌效果。