Ultrazvuk se stal světovým výzkumným centrem díky své aplikaci v oblasti přenosu hmoty, přenosu tepla a chemických reakcí. S rozvojem a popularizací ultrazvukových zařízení bylo dosaženo určitého pokroku v industrializaci v Evropě a Americe. Rozvoj vědy a techniky v Číně se stal novým interdisciplinárním oborem – sonochemií. Jeho vývoj byl ovlivněn velkým množstvím práce vykonané v teorii i praxi.
Takzvaná ultrazvuková vlna se obecně vztahuje na akustickou vlnu s frekvenčním rozsahem 20 kJ až 10 MHz. Její aplikační síla v chemické oblasti pochází hlavně z ultrazvukové kavitace. U silné rázové vlny a mikrotrysku s rychlostí vyšší než 100 m/s může vysoký gradient smyku rázové vlny a mikrotrysku generovat hydroxylové radikály ve vodném roztoku. Odpovídající fyzikální a chemické účinky jsou zejména mechanické účinky (akustický ráz, rázová vlna, mikrotrysk atd.), tepelné účinky (lokální vysoká teplota a vysoký tlak, celkový vzestup teploty), optické účinky (sonoluminiscence) a aktivační účinky (hydroxylové radikály vznikají ve vodném roztoku). Tyto čtyři účinky nejsou izolované, místo toho interagují a vzájemně se podporují, aby urychlily reakční proces.
Současný výzkum aplikací ultrazvuku prokázal, že ultrazvuk může aktivovat biologické buňky a podporovat metabolismus. Nízkointenzivní ultrazvuk nepoškozuje celou strukturu buňky, ale může zvýšit metabolickou aktivitu buňky, zvýšit propustnost a selektivitu buněčné membrány a podpořit biologickou katalytickou aktivitu enzymu. Vysoce intenzivní ultrazvuková vlna může denaturovat enzym, po silném kmitání způsobit flokulaci a sedimentaci koloidu v buňce a zkapalnit nebo emulgovat gel, čímž bakterie ztrácejí biologickou aktivitu. Kromě toho okamžitá vysoká teplota, změna teploty, okamžitý vysoký tlak a změna tlaku způsobené ultrazvukovou kavitací zabijí některé bakterie v kapalině, inaktivují viry a dokonce zničí buněčnou stěnu některých malých symbolických organismů. Vyšší intenzita ultrazvuku může zničit buněčnou stěnu a uvolnit látky v buňce. Tyto biologické účinky lze aplikovat i na účinek ultrazvuku na cíl kvůli specifické struktuře řasových buněk. Existuje také speciální mechanismus pro ultrazvukové potlačení a odstranění řas, to znamená, že vzduchový vak v řasové buňce se používá jako kavitační jádro kavitační bubliny a vzduchový vak se rozbije, když se kavitační bublina rozbije, což má za následek, že řasová buňka ztrácí schopnost ovládat vznášení.
Čas zveřejnění: 1. září 2022