空化效應

超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡。其中原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化。

在低聲強下, 氣泡的徑向振蕩受聲壓控制, 微氣泡沿著平衡半徑左右振蕩多次, 在每一個振蕩的微氣泡周圍將產生輻射壓力和微束流。微束流能在氣泡表面附近產生非常高的切變應激力, 使氣泡變形甚至破裂, 可導致鄰近的細胞或生物大分子受到影響, 產生一定的生物學效應。這種微泡隨聲壓以其半徑為平衡半徑做周期性的振蕩運動稱為穩態空化。當作用聲強增大, 使氣泡的振蕩幅度可與其平衡尺寸相比擬時, 氣泡的振動即轉而由其周圍媒質的慣性所控制。空化核在超聲場負壓相半周期迅速膨脹, 而在正壓相半周期又急劇收縮至內爆, 這種空化稱作瞬態空化或慣性空化。瞬態空化時氣泡振蕩十分猛烈, 最初氣泡先是爆炸式地膨脹, 隨後又迅速萎陷。在最後萎陷階段, 會產生局部高溫、高壓現象( 泡內部的壓力和溫度可以達到幾百上千個大氣壓和數千開) , 此外還伴隨強大衝擊波、高速微射流、自由基的產生。

超聲波的廣泛的運用於各個領域就是應用了其空化作用以及其空化伴隨著機械效應、熱效應、化學效應、生物效應等等，機械效應和化學效應的應用，前者主要表現在非均相反應界面的增大；後者主要是由於空化過程中產生的高溫高壓使得高分子分解、化學鍵斷裂和產生自由基等。利用機械效應的過程包括吸附、結晶、電化學、非均相化學反應、過濾以及超聲清洗等，利用化學效應的過程主要包括有機物降解、高分子化學反應以及其他自由基反應。