Quais são os diferentes tipos de aplicações ultrassônicas?
O som é a oscilação da pressão de um meio, como ar ou água. O comprimento de onda do som varia com a temperatura, a energia média e a inicial. Ultrassônico refere-se a comprimentos de onda acima da faixa de audição humana, aproximadamente 20.000 kilohertz. Muitas aplicações ultrassônicas usam as vibrações mecânicas do som para interromper a estrutura celular ou de partículas. Outras aplicações usam o reflexo das ondas sonoras para detectar ou observar objetos.
Aplicações ultrassônicas derivam das propriedades do som. O som não é leve; consiste na vibração mecânica de um gás ou líquido, enquanto a luz possui natureza eletromagnética. As ondas se propagam em três dimensões a partir de uma fonte pontual, dissipando em energia e diminuindo em amplitude à medida que viajam. Meios menos densos, como gases, transportam ondas sonoras mais longe que os líquidos. Os sólidos conduzem o som pelo impacto da onda em uma superfície e movendo fisicamente o gás ou líquido na outra superfície do sólido.
O impacto físico das ondas sonoras melhora a consistência de misturas sólido-líquido em aplicações ultrassônicas em laboratório e em escala comercial. A homogeneização ocorre pela redução do tamanho das partículas dos sólidos, dispersão dos sólidos ou quebra de aglomerados de partículas. A energia de frequência ultra alta das ondas sonoras causa cavitação no líquido. A cavitação ocorre como áreas alternadas de pressão alta e baixa, que causam a formação de micro-bolhas e o colapso violento.
Os laboratórios biológicos usam a força mecânica do ultrassom para quebrar as células e separar as organelas, que são pequenos componentes intracelulares. Compostos biológicos úteis podem ser extraídos do fluido celular. Da mesma forma, a ruptura ultra-sônica de células pode ser usada como uma técnica de esterilização. A limpeza de artigos de laboratório de matéria orgânica ou depósitos minerais teimosos é geralmente realizada embebendo as peças em banhos ultrassônicos.
A sonoquímica promove reações químicas usando a violenta mistura de cavitação de aplicações ultrassônicas. As velocidades de reação aumentam devido ao aumento da mistura dos reagentes ou ao aumento da atividade dos catalisadores de fase mista. As aplicações comerciais desta tecnologia incluem a transformação de óleos vegetais em combustíveis de biodiesel.
Outras aplicações ultrassônicas aproveitam a natureza das ondas do som. O som reflete superfícies sólidas e pode ser recebido por uma antena. Muitas aplicações ultrassônicas fornecem informações de diagnóstico no campo médico para auxiliar na avaliação de fetos, tumores e lesões. Esses exames não invasivos são simples, indolores e baratos.
O sonar usa o som como um dispositivo de alcance, equipamento que transmite e recebe energia das ondas para localizar objetos. Os comprimentos de onda podem variar de infra-som a ultra-som. Aplicações variadas são usadas por unidades militares para aquisição, navegação e segurança de alvos. Os pescadores costumam usar o sonar para ajudar a localizar cardumes de peixes. Drones e robôs podem ser controlados por comandos ultrassônicos.