超聲波空化作用

空化的三個階段

空化是液體(ti) *的現象，發生在液體(ti) 內(nei) 部的低壓區、尤其是在液體(ti) 與(yu) 固體(ti) 的交界麵上，傳(chuan) 統意義(yi) 上的空化是液體(ti) 與(yu) 其蒸氣的相變過程，包括產(chan) 生、發展、消失三個(ge) 階段。產(chan) 生階段稱為(wei) “空化初生"，伴有噪聲輻射的大幅度上升；消失階段稱為(wei) “空化潰滅"，釋放出巨大的壓能和熱能，可能造成對材料的破壞，也可能被利用來為(wei) 多種工業(ye) 工程服務；在初生與(yu) 潰滅之間的是空化發展階段，稱為(wei) “空化發展"，它主要是幹擾空化物體(ti) 的運動、使力發生了 變化，譬如推力下降、構件振動等，在某些情況下也可以減阻、甚至將阻力係數降低一個(ge) 數量。

超聲波空化作用

超聲波空化作用是指液體(ti) 中的微小氣泡核在超聲波作用下產(chan) 生振動，當聲壓達到一定值時，氣泡將迅速膨脹，然後突然閉合，在氣泡閉合時產(chan) 生衝(chong) 擊波，這種膨脹、閉合、振蕩等一係列動力學過程。所有與(yu) 液體(ti) 相關(guan) 的超聲處理技術都是利用超聲空化作為(wei) 動力。

由於(yu) 超聲空化作用過程非常複雜，涉及聲學、化學、 光學、流體(ti) 力學等多門學科，而且在實際中不可能把空化效應和機械效應、光電效應等分離開來。由於(yu) 空化作用引發的物 理、化學、生物等效應又具有相當特異的性質，而這些性質具有重要的理論價(jia) 值和巨大應用潛力。比如，空化泡的潰滅會(hui) 在空泡周圍小的空間內(nei) 產(chan) 生微射流，並對外輻射空化噪聲。空泡潰滅時產(chan) 生的高溫 高壓可用於(yu) 清洗、切割、破碎物件，改善材料表麵性能、過程強化等方麵，超聲波空化作用已成為(wei) 當研究的熱點。

空化作用的產生

當以高強度超聲波處理液體(ti) 時，傳(chuan) 播到液體(ti) 介質中的聲波會(hui) 產(chan) 生交替的高壓（壓縮）和低壓（稀疏）循環，其速率取決(jue) 於(yu) 頻率。在低壓循環期間，高強度的超聲波會(hui) 在液體(ti) 中產(chan) 生小的真空氣泡或空隙。當氣泡達到不能再吸收能量的 體(ti) 積時, 它們(men) 在高壓循環中劇烈地坍塌，這種現象稱為(wei) 空化。在爆炸期間，局部將達到非常高的溫度（約5,000K）和壓力（約2,000atm）。空化氣泡的崩潰也導致液體(ti) 射流高達280m/s的速度，所產(chan) 生的剪切力機械地破壞細胞膜並改善材料轉移。根據所采用的超聲波參數，超聲波對細胞有破壞性或建設性影響，取決(jue) 於(yu) 所使用的超聲參數。