液体中での超音波キャビテーション

高強度超音波の超音波は、液体中にキャビテーションを発生させます。キャビテーションは、最大千キロ/時間の液体ジェット、2000atmまでの圧力及び最大5000ケルビンの温度として、局所的に極端な影響を引き起こします。

超音波キャビテーションについて

高強度で液体を超音波処理する際に、液体培地中に伝播する音波は、周波数に応じてレートで、高圧（圧縮）及び低圧（希薄化）のサイクルを交互につながります。低圧サイクルの間に、高強度の超音波は、液体中に小さな真空泡又は空隙を作ります。気泡が、彼らはもはやエネルギーを吸収することはできませんこれでボリュームを達成すると、彼らは、高圧サイクル中に激しく崩壊します。この現象はキャビテーションと呼ばれています。爆縮時には非常に高い温度（約5,000K）と圧力（約2,000atm）がローカルに達しています。キャビテーション気泡の内破はまた、最大280メートル/秒の速度の液体ジェットをもたらします。

音響キャビテーション(パワー超音波によって生成される)は、局所的に極端な条件、いわゆるソノメカニカルおよび音響化学的効果を作り出す。これらの効果のために、超音波処理は、より高い収率、より速い反応速度、新しい経路、および改善された全体的な効率につながる化学反応を促進する。

音響キャビテーションのビデオ

キャビテーションアプリケーション

効果は、例えば、多くのプロセスのために液体中で使用することができます混合およびブレンドするため、解凝集、 製粉 そして 細胞崩壊。特に、液体ジェットの高剪断は、粒子表面および粒子間の衝突で亀裂を生じさせます。

3-mmソノトロードを備えた200W超音波装置であるUP200Sを使用した水中のグラファイトフレークのソノ機械的剥離を示すフレームの高速シーケンス(aからfまで)。矢印は、分裂(剥離)の場所を示し、キャビテーション気泡が分裂を貫通する。
© 2020年トゥルニナら (CC BY-NC-ND 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：