Perguntas frequentes sobre ultrassons

Abaixo encontrará respostas às perguntas mais comuns sobre ultrassonicação. Se não encontrar uma resposta à sua pergunta, não hesite em contactar-nos. Teremos todo o gosto em ajudar.

• Posso sonicar solventes?
• De quanta potência ultrassónica preciso?
• Os ultrassons afetam os seres humanos? Que precauções devo tomar ao utilizar a ultrassonicação?
• Qual é a diferença entre transdutores magnetostritivos e piezoelétricos?
• Porque é que a amostra aquece durante a sonicação?
• Existem recomendações gerais para sonicar amostras?
• A Hielscher disponibiliza pontas substituíveis para sonotrodos?

P: Posso sonicar solventes?

Teoricamente, os solventes inflamáveis poderiam inflamar-se por sonicação, porque a cavitação pode gerar substâncias voláteis inflamáveis ou explosivas. Por este motivo, deve utilizar dispositivos e acessórios ultrassónicos adequados a este tipo de aplicação ultrassónica.
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Se precisar de sonicar solventes, contacte-nos, para que possamos recomendar medidas adequadas.

P: De quanta potência ultrassónica preciso?

A potência ultrassónica necessária depende de vários fatores, tais como:

• o volume exposto à sonicação
• o volume total a processar
• o tempo necessário para processar o volume total
• o material a sonicar
• o resultado pretendido do processo após o tratamento ultrassónico

Em geral, um volume maior requer uma potência mais elevada (em watts) ou mais tempo de sonicação. Na maioria dos tipos de sonotrodo, a potência distribui-se principalmente pela superfície da ponta. Por conseguinte, as sondas de menor diâmetro geram um campo de cavitação mais concentrado. Uma intensidade ultrassónica mais elevada (expressa em potência por volume) resulta normalmente numa maior eficiência de processamento.

P: Os ultrassons afetam os seres humanos? Que precauções devo tomar ao utilizar a ultrassonicação?

As frequências ultrassónicas estão, por si só, acima da gama audível dos seres humanos. As vibrações ultrassónicas acoplam-se muito bem aos sólidos e aos líquidos, onde podem gerar cavitação ultrassónica. Por este motivo, não deve tocar em peças que vibrem ultrassonicamente nem introduzir as mãos em líquidos sujeitos a sonicação. A transmissão de ondas ultrassónicas pelo ar não tem qualquer impacto negativo documentado no corpo humano, uma vez que os níveis de transmissão são muito baixos.

Ao sonicar líquidos, o colapso das bolhas de cavitação gera um ruído estridente. O nível de ruído depende de vários fatores, tais como a potência, a pressão e a amplitude. Além disso, pode ser gerado ruído de frequências sub-harmónicas (frequências mais baixas). Este ruído audível e os seus efeitos são comparáveis aos de outras máquinas, como motores, bombas ou sopradores. Por este motivo, recomendamos a utilização de tampões auriculares adequados quando se permanece perto de um sistema em funcionamento durante períodos prolongados. Disponibilizamos também caixas de proteção acústica adequadas aos nossos sonicadores.

P: Qual é a diferença entre transdutores magnetostritivos e piezoelétricos?

Nos transdutores magnetostritivos, a potência elétrica é utilizada para gerar um campo eletromagnético que faz vibrar um material magnetostritivo. Nos transdutores piezoelétricos, a potência elétrica é diretamente convertida em vibrações longitudinais. Por este motivo, os transdutores piezoelétricos têm uma eficiência de conversão mais elevada. Isto, por sua vez, reduz as necessidades de arrefecimento. Atualmente, os transdutores piezoelétricos predominam na indústria.
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P: Porque é que a amostra aquece durante a sonicação?

A ultrassonicação transmite potência a um líquido. As oscilações mecânicas provocam turbulência e atrito no interior do líquido. Por este motivo, a ultrassonicação gera calor considerável durante o processamento. É necessário um arrefecimento eficaz para reduzir o aquecimento. Para amostras mais pequenas, os frascos ou copos de precipitação de vidro devem ser mantidos num banho de gelo para dissipar o calor.
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Além do potencial impacto negativo das temperaturas elevadas nas suas amostras, por exemplo, em tecidos, a eficácia da cavitação diminui a temperaturas mais elevadas.

P: Existem recomendações gerais para sonicar amostras?

Devem utilizar-se recipientes pequenos para o tratamento ultrassónico, porque a distribuição da intensidade é mais homogénea do que em copos de precipitação maiores. O sonotrodo deve ser imerso no líquido a uma profundidade suficiente para evitar a formação de espuma. Os tecidos resistentes devem ser macerados, moídos ou pulverizados (por exemplo, em azoto líquido) antes da sonicação. Durante a ultrassonicação, podem gerar-se radicais livres que poderão reagir com o material. Lavar a solução do material líquido com azoto líquido ou incluir agentes captadores de radicais, por exemplo, ditiotreitol, cisteína ou outros compostos -SH nos meios, pode reduzir os danos causados pelos radicais livres oxidativos.
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P: A Hielscher disponibiliza pontas substituíveis para sonotrodos?

A Hielscher não fornece pontas substituíveis para sonotrodos. Os líquidos de baixa tensão superficial, como os solventes, penetram normalmente na interface entre o sonotrodo e a ponta substituível. Este problema aumenta com a amplitude de oscilação. O líquido pode transportar partículas para a secção roscada. Isto provoca desgaste na rosca, levando ao isolamento da ponta em relação ao sonotrodo. Se a ponta ficar isolada, não entrará em ressonância à frequência de funcionamento e o dispositivo falhará. Por conseguinte, a Hielscher fornece apenas sondas inteiriças.

Perguntas frequentes sobre sonicadores e os seus componentes

O que é um gerador ultrassónico?

O gerador ultrassónico (fonte de alimentação) gera oscilações elétricas de frequência ultrassónica (acima da frequência audível, por exemplo, 19kHz). Esta energia é transmitida ao sonotrodo.

O que é um sonotrodo/sonda

O sonotrodo (também designado por sonda ou corneta) é um componente mecânico que transmite as vibrações ultrassónicas do transdutor ao material a sonicar. Tem de ser montado com grande firmeza para evitar atrito e perdas. Dependendo da geometria do sonotrodo, as vibrações mecânicas são amplificadas ou reduzidas. Na superfície do sonotrodo, as vibrações mecânicas são acopladas ao líquido. Isto resulta na formação de bolhas microscópicas (cavidades) que se expandem durante os ciclos de baixa pressão e implodem violentamente durante os ciclos de alta pressão. Este fenómeno é designado por cavitação acústica. A cavitação gera forças de cisalhamento elevadas na ponta do sonotrodo e faz com que o material exposto seja intensamente agitado.

O que é um transdutor piezoelétrico?

O transdutor ultrassónico (conversor) é um componente eletromecânico que converte oscilações elétricas em vibrações mecânicas. As oscilações elétricas são geradas pelo gerador. As vibrações mecânicas são transmitidas ao sonotrodo.

Qual é a diferença entre um transdutor piezoelétrico e um transdutor magnetostritivo?

Um transdutor piezoelétrico converte energia elétrica em vibrações mecânicas utilizando cristais piezoelétricos que se deformam quando se aplica um campo elétrico, oferecendo elevada eficiência e precisão. Um transdutor magnetostritivo gera vibrações através do efeito magnetostritivo, em que os materiais magnéticos mudam de forma em resposta a um campo magnético, proporcionando uma eficiência significativamente inferior à dos transdutores piezoelétricos. Todos os sonicadores Hielscher utilizam transdutores piezoelétricos para uma eficiência superior e um funcionamento fiável.

O que é a amplitude ultrassónica / amplitude de vibração?

A amplitude de vibração descreve a magnitude da oscilação na ponta do sonotrodo. É geralmente medida de pico a pico. Esta é a distância entre a posição da ponta do sonotrodo na expansão máxima e na contração máxima do sonotrodo. As amplitudes típicas dos sonotrodos variam entre 20 e 250µm.

O que é a cavitação acústica?

A cavitação acústica é a formação, o crescimento e o colapso de bolhas num líquido devido a flutuações de pressão provocadas por ondas sonoras de alta intensidade. Um sonicador de sonda é um método eficaz para induzir cavitação, pois fornece energia ultrassónica concentrada diretamente ao líquido. Isto intensifica a formação e o colapso das bolhas, gerando condições localizadas intensas, como temperaturas, pressões e cisalhamento elevados, que são úteis em aplicações como a sonoquímica, a síntese de nanopartículas e a rutura celular.

Qual é a diferença entre sonicação direta e indireta?

A sonicação direta envolve a colocação de uma sonda diretamente no líquido, fornecendo energia ultrassónica de forma eficiente para processos como a lise celular ou a síntese de nanopartículas. Em contrapartida, a sonicação indireta transmite energia ultrassónica através de um recipiente ou meio, evitando o contacto direto com a amostra. Este método é ideal para prevenir a contaminação ou processar pequenos volumes, mas é geralmente menos eficiente em termos energéticos.
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Os sonotrodos/sondas podem ser autoclavados?

Sim, os sonotrodos e as células de fluxo Hielscher podem ser autoclavados. Consulte as orientações abaixo para uma execução correta. O gerador, o transdutor, os cabos e os conectores não devem ser autoclavados!
Descarregue aqui as orientações para a autoclavagem de sonotrodos e células de fluxo!