Hvad er ultralydsafgasning?

Ultralydsafgasning udnytter i det væsentlige den "kavitationseffekt", der genereres, når ultralydsbølger forplanter sig gennem en væske for at strippe, samle og uddrive gasser fra væsken. Dens kerneproces kan opdeles i tre nøglefaser:

 

Den første fase er dannelsen af ​​kavitationsbobler. Når ultralydsbølger (typisk mellem 20kHz og 1MHz) virker på en væske, vibrerer væskemolekylerne voldsomt under lydbølgernes periodiske trykændringer. I lydbølgernes negative trykfase udvider små porer i væsken (såsom klynger af opløste gasmolekyler eller huller på overfladen af ​​små urenheder) sig hurtigt og danner adskillige små bobler eller "kavitationsbobler". I overtryksfasen komprimeres disse kavitationsbobler hurtigt.

 

Den anden fase er vækst og sammensmeltning af bobler. Under den kontinuerlige virkning af ultralydsbølger absorberer kavitationsbobler kontinuerligt opløste gasser fra den omgivende væske. Samtidig kolliderer tilstødende små bobler og smelter sammen under lydbølgernes drev og danner gradvist større bobler. Under denne proces overføres gassen, der er opløst i væsken, kontinuerligt fra den flydende fase til den gasformige fase, hvilket realiserer transformationen fra "opløst gas" til "fri gas".

 

Den tredje fase er stigningen og uddrivelsen af ​​bobler. Efterhånden som boblevolumenet øges, overstiger dens opdrift gradvist væskens viskøse modstand, hvilket får boblen til at stige hurtigt til væskeoverfladen, til sidst briste og frigive dens indre gas, og dermed fuldende afgasningsprocessen. Ydermere kan ultralydsvibrationer fremskynde væskekonvektion, yderligere fremme boblemigrering og aggregering og forbedre afgasningseffektiviteten.

Vigtigste anvendelsesområder for ultralydsafgasningsteknologi

 

1. Elektronik- og halvlederindustrien

Ved fremstilling af halvlederchips og produktion af LCD-paneler kan små luftbobler i nøglekemikalier såsom fotoresist, ætseopløsning og fremkalder forårsage fejl i fotolitografiske mønstre og ujævn ætsning, hvilket i høj grad påvirker produktudbyttet. Ultralydsafgasning kan hurtigt fjerne opløste gasser og luftbobler fra disse kemikalier ved stuetemperatur, hvilket sikrer præcisionen af ​​fotolitografi og ætsningsprocesser. Ved rengøring af elektroniske komponenter forbedrer ultralydsafgasning desuden indtrængning af rengøringsopløsninger, forhindrer luftbobler i at klæbe til komponentoverflader og påvirker rengøringseffektiviteten.

2. Kemi- og materialeindustri

 

Ved fremstilling af belægninger, blæk og klæbemidler kan tilstedeværelsen af ​​luftbobler føre til defekter såsom nålehuller, kratere og utilstrækkelig glans efter belægning. Ultralydsafgasning kan hurtigt fjerne interne luftbobler efter belægningsforberedelse, hvilket forbedrer belægningens udjævning og påføringsevne. Ved syntesen af ​​polymermaterialer kan opløste gasser i monomerer eller polymerisationssystemer forårsage porer i polymeren, hvilket påvirker materialets mekaniske egenskaber; ultralydsafgasning undgår effektivt dette problem. Desuden kan ultralydsafgasning ved produktion og brug af smøreolie og hydraulikolie fjerne luft fra olien, forhindre oxidation og forringelse og reducere udstyrsslitage og fejlfunktioner.

3. Fødevare- og drikkevareindustrien

Ved produktion af frugtjuice, øl, kulsyreholdige drikke (afgasningsstadiet) og mejeriprodukter kan opløste gasser forårsage produktoxidation og forringelse, hvilket resulterer i dårlig smag eller skumoverløb under aftapning. Ultralydsafgasning kan hurtigt fjerne ilt, kuldioxid og andre gasser fra væsker ved stuetemperatur, hvilket forlænger produktets holdbarhed og forbedrer smagsstabiliteten. For eksempel i frugtsaftkoncentrationsprocessen kan afgasning forhindre koncentratet i at misfarve og ændre smag på grund af oxidation; i før-filtreringsfasen af ​​ølproduktionen kan afgasning forbedre filtreringseffektiviteten og sikre ølklarhed.

4. Biofarmaceutisk og kosmetisk industri

Materialer såsom biologiske midler (f.eks. vacciner, antistoffer, enzympræparater), ekstrakter fra traditionel kinesisk medicin og kosmetik (f.eks. ansigtscremer, serum) er for det meste varme-følsomme og let oxiderede, hvilket gør traditionelle afgasningsmetoder vanskelige at tilpasse. Ultralydsafgasning kan effektivt fjerne gas under lav-temperatur, kemisk-fri forhold, forhindre materialedenaturering og sikre produktets biologiske aktivitet og effektivitet. For eksempel i vaccineproduktion forhindrer afgasning luftbobler i at påvirke nøjagtigheden og stabiliteten af ​​vaccinedispensering; i kosmetikproduktion undgår afgasning skumdannelse under produktbrug, hvilket forbedrer brugeroplevelsen.

5. Laboratorie- og forskningsområder

I kemiske og biologiske eksperimenter kan opløste gasser i reaktionssystemet forstyrre reaktionsprocessen og påvirke nøjagtigheden af ​​eksperimentelle resultater. Ultralydsafgasning, som en hurtig og skånsom afgasningsmetode, bruges i vid udstrækning til forbehandling af eksperimentelle opløsninger, såsom afgasning af kromatografiske analyseprøver og afgasning af elektrolytter i elektrokemiske eksperimenter, hvilket sikrer pålideligheden af ​​eksperimentelle data.