超声波有哪些机械效应？在我们实际生活中有哪些应用呢？

在本文中，我们将探讨超声波在不同介质中的应用，以及它们所产生的一系列机械效应。超声波是一种传播机械能量的形式，当它作用于介质时，会引起质点高速细微的振动，从而产生速度、加速度、声压、声强等力学量的变化。这些变化会导致机械效应的产生。尽管超声波在介质中的质点位移振幅很小，但其所引起的质点加速度却非常大。

例如，当20kHz、1W/cm2的超声波在水中传播时，其产生的声压幅值为173kPa。这意味着声压幅值每秒钟内要在正负173kPa之间变化2万次，**质点的加速度可达1440km/s2，约为重力加速度的1500倍。这种激烈而快速变化的机械运动就是功率超声的机械振动效应。

当超声波作用于非均匀分层介质时（如生物组织、人体等），各层介质的声阻抗不同会导致传播的声波产生反射，形成驻波。驻波的波腹和波节会造成压力、张力和加速度的变化。由于不同介质质点（如生物分子）的质量不同，压力变化引起的振动速度也会有所差异，从而导致介质质点间的相对运动所造成的压力变化。这也是引起超声机械效应的另一个原因。

超声波的机械效应在生产中得到了广泛应用。例如：

1. 机械搅拌：超声波的高频振动和辐射压力可以在气态和液态中形成有效的搅拌和流动。空化气泡振动对固体表面产生的强烈射流和局部微冲流可以显著减弱液体的表面张力和摩擦力，并破坏固-液界面的附面层，从而达到普通低频机械搅拌无法达到的效果。这一作用是药物透入、美容品导入皮肤、超声除气、食品和化妆品调匀细化等应用的物理基础。

2. 相互扩散：利用超声波振动和空化的压力、高温效应，可以促使两种液体、两种固体或液-固、液气界面之间发生分子的相互渗透，形成新的物质属性。金属或塑料的超声焊接、超声乳化、清洗、雾化等均可归为此类作用。

3. 均匀化：空化气泡闭合后产生的局部冲击波可以粉碎液体中的颗粒，使其细化；使结晶均匀；将较大、不均匀乳滴分散为微小均匀药剂（如医用造影剂、治癌药剂等）；甚至可包括消溶血栓等作用。

4. 凝聚作用：超声波振动可以使气、液媒质中悬浮粒子以不同速度运动，增加相碰撞机会；或利用驻波使它们趋于波腹处，从而发生凝聚过程。烟道收尘、人工降雨等均可属于此类。

5. 机械切削作用：由于超声波振动加速度甚大，加上空化的声腐蚀作用，可对硬脆材料（宝石、陶瓷、玻璃、磁钢等）进行特形切割和加工。