超声波分散时超声波在液体里的分散作用,主要依赖液体的超声空化作用。采用超声波分散,可不需要使用分散剂,在许多场合超声波分散可以得微米甚至是纳米粒子。当超声振动传递到液体中时,由于声强很大,会在液体中激发很强的空化效应,从而在液体中产生大量的空化气泡。随着这些空化气泡产生和破裂,将产生微射流,进行将液体重大的固体颗粒击碎。同时由于超声波的振动和分散作用,使固液更加充分的混合,对大部分化学反应起到促进作用。
超声波换能器是频率与其谐振频率相同的压电陶瓷,利用的是材料的压电效应将电能转换为机械振动。一般情况下,先由超声波发生器产生超声波,经超声波换能器将其转换为机械振动,再经超声波导出装置、超声波接收装置便可产生超声波。
超声波换能器主要包括外壳、声窗(匹配层)、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆、接收器等几大部分构成。超声波换能器的常见两大类别如下:
1.磁致伸缩换能器
它又可分为具有磁致伸缩特性的金属材料(如镍、铁钴合金和铝铁合金等)。具有机械强度高、传输功率高、性能稳定、电声效率中等、工作频率范围一般在50kHz以下的特点。有窗式和环形两种结构;另一种是用铁氧体粉末压制烧结而成,其特点是成型容易,材料电阻高,电声转换效率高,工作频率可达100kHz,但机械强度低于前者,发射功率较低。
2.压电换能器
根据材料的种类也可分为两类:一类是具有压电特性的单晶材料按一定的方向切割和研磨。具有传输功率高、电声效率高的特点,适用于高频段(可达几千兆赫)。然而,由于高阻抗、高电源电压,使用起来不方便;另一种是由粉末材料的压制、烧结和极化形成的压电陶瓷。它具有成型简单、电声效率高、阻抗低、电源电压低等特点,也适用于高频工作。