Drivkraften bak ultralydkavitasjonsbehandling
Væskeeksponering for ultralyd med høy intensitet kan forårsake akustisk kavitasjon. Dette fenomenet kan vanligvis sees på som en boblesky dannet i nærheten av en ultralydkilde (for eksempel et ultralydhorn) og blir sett på som en sterk susende lyd. Kavitasjon er et lavt trykkhulrom (dvs. vakuumboble eller hulrom) dannet i en væske, som kontinuerlig øker, svinger kort og deretter asymmetrisk imploderer med enorm intensitet.
Kjemiske og fysiske effekter av kavitasjon:
Sammenbruddet av voldelig skum forårsaker lokal ekstrem temperatur (~ 5000 grader), oppvarming /kjølehastighet (~ 10 milliarder grader /s) og trykk (~ 1000 atm) i kavitasjon, genererer frie radikaler og forårsaker mange kjemiske (kjemiske) reaksjoner ( slik som oksiderende miljøgifter, sterilisering, polymerisasjon, avsvovling, nedbrytning av langkjedede molekyl, etc.). Samtidig genererer kavitasjonsfeltet flyt, ekstremt raske mikrostråler (ca. 500 m/sek) og enorme skjærkrefter, og fremmer et bredt spekter av fysiske (mekaniske) effekter som emulgering, partikkelfragmentering, cellefragmentering, homogenisering, spredning, de aggregering og avgassing. Under passende forhold kan kavitasjon til og med generere lys - en effekt kjent som sonoluminescens.
Den rene kjemiske effekten av ultralydkavitasjon forbedres til en viss grad med økende frekvens, mens den mekaniske effekten har en sterk motsatt avhengighet med økende frekvens. Utformingen av industrielle ultralydprosessorer introduserer sterke skjærkrefter til den bearbeidede væsken, derfor har de en tendens til å operere i nedre kant av det ultrasoniske spekteret (~ 20 kHz).
Forklaring av potensielle mekanismer:
Det skjematiske diagrammet over dynamikken i kavitasjonsbobler er vist på figuren, som illustrerer veksten og asymmetrisk kollaps av lavtrykkshulrom, noe som resulterer i generering av mikrojeter. Samtidig forekomst av boblesvingning og boblevekst vises ikke. Når boblen svinger og utvides, trekker den den omkringliggende flytende dampen og oppløst gass inn i det indre av boblen. Denne prosessen kalles "Retting Diffusjon". Trykket i skummet holdes på et relativt lavt nivå, noe som bidrar til den endelige implosjonen. I sluttfasen av implosjonen kan bobleveggenes hastighet overstige lydens hastighet inne i gassen. Dette genererer sjokkbølger i boblen (ligner de som produseres når et fly krysser en lydbarriere), som deler ned boblen til bittesmå fragmenter som deretter blir utgangspunktet for ytterligere kavitasjonshendelser.
Beskytt hørselen din:
Kollapsen av kavitasjonsbobler generert under ultralydprosessen gir sterk bredspektret "susende" støy, med desibel som overstiger 100 desibel. Derfor er det veldig viktig å ta helse- og sikkerhetsforholdsregler når du bruker ultralydvæskeprosessorer.
