Ultradźwięki stały się światowym hotspotem badawczym ze względu na ich produkcję w zakresie transferu masy, transferu ciepła i reakcji chemicznych. Wraz z rozwojem i popularyzacją urządzeń ultradźwiękowych nastąpił pewien postęp w industrializacji w Europie i Ameryce. Rozwój nauki i technologii w Chinach stał się nową interdyscyplinarnością – sonochemią. Na jej rozwój wpłynęła duża ilość pracy wykonanej w teorii i zastosowaniu.
Tak zwana fala ultradźwiękowa odnosi się ogólnie do fali akustycznej o zakresie częstotliwości 20k-10mhz. Jej moc zastosowania w dziedzinie chemii pochodzi głównie z kawitacji ultradźwiękowej. Przy silnej fali uderzeniowej i mikrostrumieniu o prędkości większej niż 100m/s, wysoki gradient ścinania fali uderzeniowej i mikrostrumienia może generować rodniki hydroksylowe w roztworze wodnym. Odpowiednie efekty fizyczne i chemiczne to głównie efekty mechaniczne (wstrząs akustyczny, fala uderzeniowa, mikrostrumień itp.), efekty termiczne (lokalna wysoka temperatura i wysokie ciśnienie, ogólny wzrost temperatury), efekty optyczne (sonoluminescencja) i efekty aktywacji (rodniki hydroksylowe są generowane w roztworze wodnym). Cztery efekty nie są izolowane, zamiast tego oddziałują na siebie i promują się nawzajem, aby przyspieszyć proces reakcji.
Obecnie badania nad zastosowaniem ultradźwięków udowodniły, że ultradźwięki mogą aktywować komórki biologiczne i promować metabolizm. Ultradźwięki o niskiej intensywności nie uszkodzą całej struktury komórki, ale mogą zwiększyć aktywność metaboliczną komórki, zwiększyć przepuszczalność i selektywność błony komórkowej oraz promować biologiczną aktywność katalityczną enzymu. Fala ultradźwiękowa o wysokiej intensywności może denaturować enzym, powodować flokulację i sedymentację koloidu w komórce po silnych oscylacjach oraz upłynniać lub emulgować żel, powodując w ten sposób utratę aktywności biologicznej przez bakterie. Ponadto. Natychmiastowa wysoka temperatura, zmiana temperatury, natychmiastowa zmiana wysokiego ciśnienia i ciśnienia spowodowana kawitacją ultradźwiękową zabije niektóre bakterie w cieczy, inaktywuje wirusa, a nawet zniszczy ścianę komórkową niektórych małych organizmów emblematycznych. Ultradźwięki o wyższej intensywności mogą zniszczyć ścianę komórkową i uwolnić substancje w komórce. Te efekty biologiczne mają również zastosowanie do wpływu ultradźwięków na cel. Ze względu na specyfikę struktury komórki glonów. Istnieje również specjalny mechanizm ultradźwiękowego tłumienia i usuwania glonów, tzn. poduszka powietrzna w komórce glonów jest wykorzystywana jako jądro kawitacji pęcherzyka kawitacyjnego, a poduszka powietrzna pęka, gdy pęcherzyk kawitacyjny ulega pęknięciu, w wyniku czego komórka glonów traci zdolność kontrolowania unoszenia się.
Czas publikacji: 01-09-2022