超聲波霧化的原理存在兩種理論解釋。分別是微激波理論和表面張力波理論。 一方面,微激波理論解釋,超聲波在液體介質中產生的空化效應導致微激波的產生從而產生霧化現象。這種理論認為空化效應是使得液體產生霧化的直接原因,空化的空泡崩潰時除了產生熱和光輻射外其余部分以微激波的形式輻射當微激波達到一定強度時引起液體的霧化當微激波達到一定強度時引起液體的霧化。 另一方面,表面張力理論認為霧滴的產生是由于液體表面波的不穩定使得液體產生霧化,具體的說當一定聲強的超聲波通過液體指向氣液界面超聲波在此界面形成表面張力波在與表面張力波相垂直的力的作用下一旦振動面的振幅達到一定值,液滴即從波峰上飛出而形成霧化。這種理論認為表面張力波在它的波峰處產生霧滴,其霧滴尺寸與波長成正比。表面張力波的模型及表面張力波霧化模型圖。超聲波液體處理可以用于制備高純度金屬合金、玻璃等材料。河北超聲波霧化特點
超生波霧化是利用超聲能量使液體形成細霧滴的過程
超聲波是液體霧化有兩種方式:
1. 處于震動表面的薄液層在超聲震動下激起毛細重力波
2. 霧化方式是超聲波噴泉成霧
方式一
兩種理論解釋,分別是微激波理論和表面張力波理論。
一方面,微激波理論解釋,超聲波在液體介質中產生的空化效應導致微激波的產品從而產生霧化現象。空化的空泡崩潰時除了產生熱和光輻射外其他部分以微激波的形式輻射,當微激波達到一定強度時引起液體的霧化。
另一方面,表面張力理論認為霧滴的產生是由于液體表面波的不穩定使得液體產生霧化,具體的說當一定聲強的超聲波通過液體指向氣液界面,超聲波在此界面形成表面張力波,在與表面張力波相垂直的力的作用下,一旦震動面的振幅達到一定值,液滴即從波峰上飛出而形成霧化。 河北超聲波霧化特點超聲波霧化可以用于制備生物醫學材料,如人工骨骼等。
美國的Sono-Tek、USI和我們東方金榮Siansonic公司先后掌握了此項超聲霧化技術,憑借該超聲霧化技術的獨特優勢,可以將各種溶液、溶膠、懸浮液等超聲霧化后沉積在基材表面形成均勻的薄膜涂層,從而將超聲霧化技術從加濕、霧化吸入等傳統領域帶入到全新而廣闊的薄膜涂層等先進材料領域。圖5展示了東方金榮朗之萬式超聲波噴頭霧化時的狀態。
基于該種超聲霧化技術的薄膜涂層制備工藝被成為“超聲波噴涂”,已被廣泛應用于生物醫療、新能源、微電子半導體、玻璃制造、納米材料等各種制造領域。同時,該技術也同樣可以應用于噴霧熱解、噴霧干燥等超細粉體制備的先進材料制造領域。當然,朗之萬式換能器的超聲波霧化技術也同樣存在自己的技術缺點,其比較大缺點是霧化粒徑比較大,這是由于朗之萬變幅桿式超聲波換能器的頻率不能很高,通常只能在20-200kHz之間,所以能夠達到的**小霧化顆粒也要在10微米以上,對于要求霧化粒徑很小的領域,該種霧化方式則不法適應。
第三代技術------超聲波霧化(現有常規技術):
原理:在封閉的水箱內,超聲波霧化技術將精油和水的混合物震動霧化成微小顆粒。
優點:可見霧流,靜音
缺點:
- 芳療效果的有效性:基于水性液體和油性液體的性質差異,精油原液一般覆蓋在水層表面。超聲霧化技術克服液體表面張力將水層表面的精油短時間內迅速霧化出去,后續霧化時精油含量明顯降低,精油實際利用率低,芳療效果因純度不夠而變差。
- 使用便利性差:需要頻繁加水、倒水以及對頻繁對水箱的及時清洗,而且意外傾倒時水會直接溢出到臺面和地板
- 潛在衛生風險:如果容器中的水未及時更換或者清潔不夠,水箱中會繁殖細菌,導致細菌隨香氛霧流進入人體 超聲波霧化是一種利用超聲波振動作用于液體中的物理、化學生物過程,以達到分離、濃縮、提取等目的的技術。
噴泉霧化,它是常見的一種超聲波霧化形式,其利用壓電晶片作為換能器,產生兆赫級的超聲波。通常噴泉霧化的形成機制如下,當超聲換能器發射超聲波頻率為兆赫級,則超聲波及其空化場的指向性就很好,從而與其接觸的溶液將被噴起,形成“超聲噴泉”。在超聲噴泉產生的同時伴隨產生大量氣溶膠。其中“超聲噴泉”可以看作是一種向上噴射的超聲空化場,它擁有一種單方向的輻射力和對稱的回旋聲流。在這種空化場中,空化泡的分布非常不同。水等液體空化時,由于聲輻射壓的作用,出于空化泡的密度因超聲輻射力和聚束噴射的物理作用,使大量空化泡的集中熱效應和機械效應在噴泉前端更為突出,聲能密度也因超聲自由噴射和聚束噴射而沿噴射方向大有提高。超聲波霧化器可以用于制造電子元器件上的涂層。河北超聲波霧化特點
超聲波霧化器可以用于制造半導體器件上的涂層。河北超聲波霧化特點
憑借極小的霧化顆粒這一優勢,單晶片壓電陶瓷式超聲波霧化被用于噴霧熱解法超細粉體制備的先進材料制造領域。噴霧熱解是將一般為鹽溶液的前驅體液體霧化成微小液滴,然后送入高溫爐中進行熱分解反應,反應后金屬鹽溶液液滴會干燥裂解成金屬氧化物顆粒,從而實現超細粉體顆粒的制備。圖3為我司用于中試級亞微米級金屬氧化物超細粉體制備的Siansonic超聲波噴霧熱解系統。
但是,單晶片壓電陶瓷式超聲霧化技術的缺點是必須額外的結構來組成完整的霧化裝置,該結構通常較為復雜,因為單晶片壓電陶瓷換能器(超聲波霧化片)必須浸入在液體中,并且要有一定的液位高度和成霧高度(超聲波能量會將液體激起一個水柱噴泉,水柱的高度即為成霧高度)才可以實現霧化,故此霧化方向通常受到限制,不能自上而下的噴霧,同時霧化液體需要累積到一定量才可以霧化。 河北超聲波霧化特點