空化效应

当声波通过液体时, 液体各处的声压会发生周期性的变化,相应地, 液体中的微泡核也会随超声频率发生周期性的振荡，形成我们常说的空化效应。

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含义/空化效应 

 
超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。其中原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。

过程/空化效应 

当声波通过液体时, 液体各处的声压会发生周期性的变化,相应地, 液体中的微泡核也会随超声频率发生周期性的振荡。在低声强下, 气泡的径向振荡受声压控制, 微气泡沿着平衡半径左右振荡多次, 在每一个振荡的微气泡周围将产生辐射压力和微束流。微束流能在气泡表面附近产生非常高的切变应激力, 使气泡变形甚至破裂, 可导致邻近的细胞或生物大分子受到影响, 产生一定的生物学效应。这种微泡随声压以其半径为平衡半径做周期性的振荡运动称为稳态空化。当作用声强增大, 使气泡的振荡幅度可与其平衡尺寸相比拟时, 气泡的振动即转而由其周围媒质的惯性所控制。空化核在超声场负压相半周期迅速膨胀, 而在正压相半周期又急剧收缩至内爆, 这种空化称作瞬态空化或惯性空化。瞬态空化时气泡振荡十分猛烈, 最初气泡先是爆炸式地膨胀, 随后又迅速萎陷。在最后萎陷阶段, 会产生局部高温、高压现象( 泡内部的压力和温度可以达到几百上千个大气压和数千开) , 此外还伴随强大冲击波、高速微射流、自由基的产生 。

空化泡形成到破裂过程[1] 图册

 

应用/空化效应 

超声波的广泛的运用于各个领域就是应用了其空化作用以及其空化伴随着机械效应、热效应、化学效应、生物效应等等，机械效应和化学效应的应用，前者主要表现在非均相反应界面的增大；后者主要是由于空化过程中产生的高温高压使得高分子分解、化学键断裂和产生自由基等。利用机械效应的过程包括吸附、结晶、电化学、非均相化学反应、过滤以及超声清洗等，利用化学效应的过程主要包括有机物降解、高分子化学反应以及其他自由基反应。