Ce este degazarea cu ultrasunete?

Degazarea cu ultrasunete utilizează în esență „efectul de cavitație” generat atunci când undele ultrasunete se propagă printr-un lichid pentru a îndepărta, agrega și expulza gazele din lichid. Procesul său de bază poate fi împărțit în trei etape cheie:

 

Prima etapă este formarea bulelor de cavitație. Când undele ultrasunete (de obicei între 20 kHz și 1 MHz) acționează asupra unui lichid, moleculele lichide vibrează violent sub schimbările periodice de presiune ale undelor sonore. În faza de presiune negativă a undelor sonore, porii minuscule din lichid (cum ar fi grupurile de molecule de gaz dizolvate sau golurile de pe suprafața impurităților minuscule) se extind rapid, formând numeroase bule mici sau „bule de cavitație”. În faza de presiune pozitivă, aceste bule de cavitație sunt rapid comprimate.

 

A doua etapă este creșterea și fuziunea bulelor. Sub acțiunea continuă a undelor ultrasunete, bulele de cavitație absorb continuu gazele dizolvate din lichidul din jur. Simultan, bulele mici adiacente se ciocnesc și se contopesc sub impulsul undelor sonore, formând treptat bule mai mari. În timpul acestui proces, gazul dizolvat în lichid se transferă continuu din faza lichidă în faza gazoasă, realizând transformarea din „gaz dizolvat” în „gaz liber”.

 

A treia etapă este ridicarea și expulzarea bulelor. Pe măsură ce volumul bulei crește, flotabilitatea sa depășește treptat rezistența vâscoasă a lichidului, determinând ca bula să se ridice rapid la suprafața lichidului, în cele din urmă să spargă și să elibereze gazul său intern, completând astfel procesul de degazare. În plus, vibrațiile ultrasonice pot accelera convecția lichidului, promovând în continuare migrarea și agregarea bulelor și îmbunătățind eficiența degazării.

Principalele domenii de aplicare ale tehnologiei de degazare cu ultrasunete

 

1. Industria electronică și semiconductoare

În producția de cipuri semiconductoare și în producția de panouri LCD, bulele de aer minuscule din substanțele chimice cheie, cum ar fi fotorezista, soluția de gravare și revelatorul pot cauza defecte ale modelelor fotolitografice și gravare neuniformă, afectând grav randamentul produsului. Degazarea cu ultrasunete poate îndepărta rapid gazele dizolvate și bulele de aer din aceste substanțe chimice la temperatura camerei, asigurând precizia proceselor de fotolitografie și gravare. În plus, în curățarea componentelor electronice, degazarea cu ultrasunete îmbunătățește pătrunderea soluțiilor de curățare, împiedicând bulele de aer să adere la suprafețele componentelor și afectând eficacitatea curățării.

2. Industria chimică și a materialelor

 

În producția de acoperiri, cerneluri și adezivi, prezența bulelor de aer poate duce la defecte precum găuri, cratere și luciu insuficient după acoperire. Degazarea cu ultrasunete poate elimina rapid bulele de aer interne după pregătirea acoperirii, îmbunătățind performanța de nivelare și aplicare a acoperirii. În sinteza materialelor polimerice, gazele dizolvate în monomeri sau sistemele de polimerizare pot provoca pori în interiorul polimerului, afectând proprietățile mecanice ale materialului; degazarea cu ultrasunete evită eficient această problemă. În plus, în producția și utilizarea uleiului lubrifiant și a uleiului hidraulic, degazarea cu ultrasunete poate elimina aerul din ulei, prevenind oxidarea și deteriorarea și reducând uzura și defecțiunile echipamentelor.

3. Industria alimentară și a băuturilor

În producția de suc de fructe, bere, băuturi carbogazoase (etapa de degazare) și produse lactate, gazele dizolvate pot provoca oxidarea și deteriorarea produsului, ducând la un gust slab sau la revărsarea spumei în timpul îmbutelierii. Degazarea cu ultrasunete poate elimina rapid oxigenul, dioxidul de carbon și alte gaze din lichide la temperatura camerei, prelungind perioada de valabilitate a produsului și îmbunătățind stabilitatea gustului. De exemplu, în procesul de concentrare a sucului de fructe, degazarea poate împiedica decolorarea concentratului și schimbarea aromei din cauza oxidării; în etapa de pre-filtrare a producției de bere, degazarea poate îmbunătăți eficiența filtrării și poate asigura limpezimea berii.

4. Industria biofarmaceutică și cosmetică

Materialele precum agenții biologici (de exemplu, vaccinuri, anticorpi, preparate enzimatice), extracte din medicina tradițională chineză și produse cosmetice (de exemplu, creme de față, seruri) sunt în mare parte sensibile la căldură-și ușor de oxidat, ceea ce face ca metodele tradiționale de degazare să fie dificil de adaptat. Degazarea cu ultrasunete poate elimina eficient gazul în condiții de-temperatură scăzută, fără-chimice, prevenind denaturarea materialului și asigurând activitatea biologică și eficacitatea produsului. De exemplu, în producția de vaccin, degazarea previne ca bulele de aer să afecteze acuratețea și stabilitatea distribuirii vaccinului; în producția de produse cosmetice, degazarea evită spumarea în timpul utilizării produsului, îmbunătățind experiența utilizatorului.

5. Laborator și domenii de cercetare

În experimentele chimice și biologice, gazele dizolvate în sistemul de reacție pot interfera cu procesul de reacție și pot afecta acuratețea rezultatelor experimentale. Degazarea cu ultrasunete, ca metodă de degazare rapidă și blândă, este utilizată pe scară largă în pretratarea soluțiilor experimentale, cum ar fi degazarea probelor de analiză cromatografică și degazarea electroliților în experimente electrochimice, asigurând fiabilitatea datelor experimentale.