聲能學

聲能學（high-power acoustics）是研究聲的能量及其套用的科學。 聲學的分支。聲能能改變物質的結構、狀態、功能，或加速這些改變的過程，使物質獲得新的物理、化學和生物特性。聲能學就是研究聲與物質的 相互作用，主要內容有聲能的各種效應及其作用機理、高聲與強聲的產生方法和系統、相關的實驗研究和工程套用研究等方面。包括在特殊條件或極端條件下聲的規律的研究、聲疲勞、強振動或強噪聲的設備安全問題和生理效應研究等。聲能學研究常與非線性聲學有聯繫。

基本介紹

• 中文名：聲能學
• 外文名：high-power acoustics
• 學科性質：聲學的分支
• 特徵：研究聲的能量及其套用的科學

概念解釋

聲能套用的物理基礎是聲與物質的相互作用。強聲在介質中傳播時，會產生一系列效應，如力學效應、熱學效應、光學效應、化學效應、生物效應等。液體中有強度超過空化閾的超聲傳播時，液體中產生大量氣泡，小氣泡隨著超聲振動逐漸生長然後又突然破滅，這種現象稱為聲空化。聲空化會產生短促的、局部的、極大的高溫、高壓和高強電場，同時伴隨有強烈的噪聲和聲致發光。聲空化是許多在液體中超聲套用的主要機理。聲空化可將能量聚集10¹²倍以上。但聲空化造成的極端高溫高壓的上限至今還不清楚。

20世紀初，發現超聲可使液體霧化和乳化，也可使有機物或生物活體的組織結構發生改變。50年代中期，對高聲強超聲的研究取得很大的進步，發明了超聲切割和超聲焊接技術。

套用

功率超聲的套用領域已經擴展到工業、農業、國防、醫藥衛生、環境保護、科學研究、日常生活和空間技術等領域，用在其他技術難以實現或效率很低的場合。1982年，發現了熱聲效應，開闢了熱聲學研究和熱聲致冷器的套用研究。
聲能有很多套用，也會具有破壞力。次聲的能量能夠引起人或生物不適，甚至導致殺傷。地震波的能量具有巨大的破壞力。暴露在高聲強可聽聲或超聲環境中的老鼠和魚類會很快死亡。
高聲強的低頻率聲成功地用來清除鍋爐煙道的積灰和積垢。超聲在物質加工方面的套用有機械加工、金屬成型、紙塑膠金屬焊接、搪錫、極高光潔度模具的超聲拋光、縫紉、晶粒細化等。在物質處理方面的套用有超聲清洗、加濕、乳化、霧化、分散、粉碎、除氣、乾燥、防腐防垢、加速過濾、超聲萃取、超聲殺菌、處理魚卵、處理植物種子等。在技術方面，有超聲馬達、超聲懸浮傳送矽片、鋁基碳纖維複合材料製造等。在能源技術方面，有聲波採油、油井超聲解堵、超聲燃油摻水乳化和燃油摻煤粉等。在生物醫學方面，有超聲治療、超聲手術、超聲提取中藥材的有效成分等。其他還有如海水淡化、衛星空間站中的無容器聲懸浮技術等。超聲套用的很多機理尚未搞清，有待深入研究。

新領域

隨著聲學研究的深入，對聲能的認識不斷擴展，並開闢出新的套用領域。其中，超聲治療和聲化學是最令人矚目的兩個新套用領域。超聲納米技術、超聲污水處理是很受關注的研究方向。比較成熟的套用有超聲手術刀、超聲治療白內障、超聲粉碎腎結石、潔牙、減肥美容等技術。正在研究中的有超聲治癌、抗早孕、治療心血管疾病等技術。在新興的納米技術領域，超聲在分散、制粉、形成特殊結構、無容器技術等方面有望提供新方法。