超聲波空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡)在聲波的作用下振動，當(dāng)聲壓達到一定值時發(fā)生的生長和崩潰的動力學(xué)過程?？栈饔靡话惆?個階段：空化泡的形成、長大和劇烈的崩潰。當(dāng)盛滿液體的容器當(dāng)通入超聲波后，由于液體振動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，即空化泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，從而在交替正負(fù)壓強下受到壓縮和拉伸。在氣泡被壓縮直至崩潰的一瞬間，會產(chǎn)生巨大的瞬時壓力，一般可高達幾十兆帕至上百兆帕。Suslick等人測得：空化可使氣相反應(yīng)區(qū)的溫度達到5 200 K左右，液相反應(yīng)區(qū)的有效溫度達到1 900 K左右，局部壓力在5.O5×10 kPa，溫度變化率高達10。K/s，并伴有強烈的沖擊波和時速達400 km 的微射流。這種巨大的瞬時壓力，可以使懸浮在液體中的固體表面受到急劇的破壞。通常將超聲波空化分為穩(wěn)態(tài)空化和瞬間空化2種類型：穩(wěn)態(tài)空化是指在聲強較低 (一般小于10 w/cm )時產(chǎn)生的空化泡，其大小在其平衡尺寸附近振蕩，生成周期達數(shù)個循環(huán)。當(dāng)擴大到使其自身共振頻率與聲波頻率相等時，發(fā)生聲場與氣泡的最大能量耦合，產(chǎn)生明顯的空化作用。瞬態(tài)空化則是指在較大的聲強(一般大于1O w/cm )作用下產(chǎn)生的生存周期較短的空化泡(大都發(fā)生在1個聲波周期內(nèi))。

　　一、超聲波清洗工作是由位于清洗工件表面或附近的空化氣泡來完成的，超聲空化作用主要表現(xiàn)如下幾個方面：

　　(1)  對于有油污包裹住的固體粒子，由于超聲空化的作用，兩種液體在界面迅速分離而乳化，固體粒子即行脫落。

　　(2) 蒸汽型空化對污物層的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面也會引起污物層的疲勞破壞而與清洗件表面脫離。

　　(3) 超聲空化在固體和液體界面上所產(chǎn)生的高速微射流能夠除去或削落邊界污層，增加攪拌作用，加快可溶性污物的溶解，強化化學(xué)清洗的清洗作用。

　　(4)氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗，污物一旦有縫可鉆，氣泡就可以“鉆入”裂縫中作振動，使污層脫落。

　　(5) 存在于液體中的微氣泡在聲場的作用下振動，當(dāng)聲壓達到一定值時，氣泡將迅速變大，然后迅速閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波能在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓的壓力，破壞不溶性污物而使它們分散在清洗液中。

　　二、超聲波清洗的特點：

　　(1) 清洗速度快，提高生產(chǎn)效率，不須人手接觸清洗液，安全可靠。

　　(2)對工件表面無損傷，節(jié)省溶劑、熱能、工作場地和人工等。

　　(3)對深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈。

　　(4) 超聲波清洗的特點是速度快、質(zhì)量高、易于實現(xiàn)自動化，它特別用于表面形狀復(fù)雜的工件。如對精密工件上的空穴、狹縫、凹槽、微孔、暗洞等處，通常的洗刷方法難以見效，使用超聲清洗卻可以達到良好的效果。

　　(5) 清洗效果好，清潔度高且全部工件清潔度一致。

　　(6) 超聲波清洗的另一個特點是對質(zhì)地較硬、聲反射強的材料清洗效果較好(如金屬、玻璃、陶瓷、塑料)。

　　超聲波的廣泛的運用于各個領(lǐng)域就是應(yīng)用了其空化作用以及其空化伴隨著機械效應(yīng)、熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)等等，機械效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)的應(yīng)用，前者主要表現(xiàn)在非均相反應(yīng)界面的增大;后者主要是由于空化過程中產(chǎn)生的高溫高壓使得高分子分解、化學(xué)鍵斷裂和產(chǎn)生自由基等。利用機械效應(yīng)的過程包括吸附、結(jié)晶、電化學(xué)、非均相化學(xué)反應(yīng)、過濾以及超聲清洗等，利用化學(xué)效應(yīng)的過程主要包括有機物降解、高分子化學(xué)反應(yīng)以及其他自由基反應(yīng)。