超聲波是一種頻率高于赫茲的聲波,它的方向性好,穿透能力強(qiáng),易于獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠(yuǎn),可用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大于人的聽覺上限而得名。
科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率,它的單位是赫茲(Hz)。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為-。因此,我們把頻率高于赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為1兆赫茲-30兆赫茲
超聲波常見的應(yīng)用場(chǎng)景:
1、細(xì)胞破碎
超聲波破碎細(xì)胞有操作簡(jiǎn)單,重復(fù)性好,節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn),多用于微生物和組織細(xì)胞破碎。超聲波頻率高于15-,在菌懸液中形成空化效應(yīng),使細(xì)胞產(chǎn)生急劇震蕩而導(dǎo)致破裂,用于提取細(xì)胞內(nèi)含物,如:大腸桿菌制備酶等。
2、超聲波化學(xué)合成
超聲波的空化效應(yīng)過(guò)程中,空氣泡產(chǎn)生高達(dá)的高溫,大于的壓力。這就成為超聲波化學(xué)合成的能量來(lái)源,利用這些能量可以在一些微粒表面合成出納米粒子。
3、超聲波制藥
1)注射用醫(yī)藥物質(zhì)的分散——將磷酯類和膽固醇和藥水的混合物,經(jīng)過(guò)超聲分散,可以得到更小粒子供靜脈注射使用
2)草藥提取——利用超聲破碎植物組織,加速溶劑穿透組織,提高中草藥有效成分提取率。如金雞納樹皮中生物堿浸出,一般方法需要5小時(shí)以上,采用超聲波分散只需要半個(gè)小時(shí)就可以完成。
3)制備疫苗——將細(xì)胞或病菌借助于超聲分散將其滅活后,用于疫苗制作。
4、超聲波在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用
超聲波對(duì)化妝品的乳化和分散效果,形成更小的乳化微粒,使化妝品更深入滲透到肌膚層中,讓肌膚更好吸收,發(fā)揮更好的效力和作用。使用超聲波分散,在不需要使用乳化劑的情況下就能使蠟及石蠟乳化,化妝水等油的微粒子分散,微粒直徑可以在1um以下。
5、超聲波對(duì)酒的醇化—催陳技術(shù)
新酒的口感辛辣,味道差,需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存陳化,產(chǎn)生一系列的物理和化學(xué)變化及締合過(guò)程,使辛辣、刺激性變小,酒味甘綿柔和,香味增加,口味協(xié)調(diào),即為生酒的老熟。通過(guò)使用17.5-的超聲波處理5-,可以酒的老熟時(shí)間縮短1/3到1/2.
6、超聲波清洗
超聲波清洗是基于空化作用,即在清洗液中無(wú)數(shù)氣泡快速形成并迅速內(nèi)爆,由此產(chǎn)生的沖擊將浸沒(méi)在清洗液中待清洗物體表面的污物剝落下來(lái)。隨著超聲波頻率的提高,氣泡數(shù)量增加而爆破沖擊力減弱,因此,高頻超聲波特別適用于小顆粒污垢的清洗,而不破壞其工作表面
隨著人們對(duì)超聲波本質(zhì)的更深刻認(rèn)識(shí),超聲波對(duì)人類的貢獻(xiàn)也越來(lái)越大。需要指出的是,如果應(yīng)用不當(dāng),超聲波對(duì)人體和生物體有一定的危害性,如過(guò)大的超聲波能使組織損傷、眼晶狀體混濁;過(guò)長(zhǎng)照射種子反而造成減產(chǎn)或死亡,這是需要引起注意的。
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