Az ultrahang a világ kutatási gócpontjává vált a tömegátadás, a hőátadás és a kémiai reakciók terén végzett előállítása miatt. Az ultrahangos erőberendezések fejlesztésével és népszerűsítésével némi előrelépés történt az európai és amerikai iparosodásban. Kínában a tudomány és a technológia fejlődése egy új interdiszciplináris tudományággá vált – a szonokémiává. Fejlődését az elmélet és az alkalmazás területén végzett rengeteg munka befolyásolta.
Az úgynevezett ultrahangos hullám általában 20k-10mhz frekvenciatartományú akusztikus hullámra utal. Kémiai alkalmazási területe főként az ultrahangos kavitációból származik. Erős lökéshullám és 100 m/s-nál nagyobb sebességű mikrosugarak esetén a lökéshullám és a mikrosugarak nagy gradiensű nyírása hidroxilgyököket hozhat létre vizes oldatban. A kapcsolódó fizikai és kémiai hatások főként mechanikai hatások (akusztikus sokk, lökéshullám, mikrosugarak stb.), termikus hatások (helyi magas hőmérséklet és nagy nyomás, teljes hőmérséklet-emelkedés), optikai hatások (szonolumineszcencia) és aktivációs hatások (hidroxilgyökök keletkeznek vizes oldatban). A négy hatás nem elszigetelt, hanem kölcsönhatásba lépnek és elősegítik egymást, felgyorsítva a reakciófolyamatot.
Az ultrahang alkalmazásának kutatása jelenleg azt bizonyítja, hogy az ultrahang képes aktiválni a biológiai sejteket és elősegíteni az anyagcserét. Az alacsony intenzitású ultrahang nem károsítja a sejt teljes szerkezetét, de fokozhatja a sejt metabolikus aktivitását, növelheti a sejtmembrán permeabilitását és szelektivitását, valamint elősegítheti az enzim biológiai katalitikus aktivitását. A nagy intenzitású ultrahangos hullám denaturálhatja az enzimet, erős oszcilláció után a sejtben lévő kolloidot flokkulációnak és ülepedésnek vetheti alá, és a gélt cseppfolyósíthatja vagy emulgeálhatja, ezáltal a baktériumok elveszítik biológiai aktivitásukat. Ezenkívül az ultrahangos kavitáció által okozott azonnali magas hőmérséklet, hőmérséklet-változás, azonnali nagy nyomás és nyomásváltozás elpusztítja a folyadékban lévő baktériumok egy részét, inaktiválja a vírusokat, sőt, egyes kisebb jelképes élőlények sejtfalát is elpusztítja. A nagyobb intenzitású ultrahang elpusztíthatja a sejtfalat és felszabadíthatja a sejtben lévő anyagokat. Ezek a biológiai hatások az ultrahang célpontra gyakorolt hatására is vonatkoznak az algasejt-szerkezet sajátosságai miatt. Van egy speciális mechanizmus az ultrahangos algák elnyomására és eltávolítására is, azaz az algasejtben lévő légzsákot a kavitációs buborék kavitációs magjaként használják, és a légzsák a kavitációs buborék megszakadásakor megszakad, aminek következtében az algasejt elveszíti a lebegés szabályozásának képességét.
Közzététel ideje: 2022. szeptember 1.