(1)声悬浮技术的基本原理和特点
声和超声悬浮是在20世纪70年代以后才迅速发展起来的新技术,是指利用强驻波声场中的辐射压力,使悬浮物体稳定悬浮在声场中或在空中移动的技术,其原理如图8-31所示。活塞声源装在长圆管下部,在活塞辐射面的对面设置有反射器,在其间建立驻波声场,辐射面与反射面相距为半波长的整数倍。当声场中的辐射压力与物体的重力相对平衡时,物件即悬浮在空间。如果改变反射器的距离或振动器的频率,则可以移动物体在空间的位置。
叁轴声悬浮装置可实现悬浮液滴的振荡,也可实现悬浮体的声致旋转。
超声悬浮技术有鲜明的特点,声悬浮技术可悬浮任何材料,包括磁性和非磁性体,导体和绝缘体;定位方便、稳定,不容易失控;可以方便地实现样品的输送,如从高温区输送到低温区;能使样品旋转、振动和变形,有利于样品保持球形、脱气、表面涂敷和材料的分选;利用空化效应,可以使材料混合破碎和雾化等。
(2)声悬浮技术的应用
声悬浮无容器技术是一种新的独特的材料加工技术,也是科学研究的新手段,在物理学、流体力学及生物学等领域都有广泛的应用。利用声悬浮技术可以实现一种无明显机械接触的理想实验环境,消除容器对所制备材料的污染,得到纯度很高的材料;有些材料的性质不能在容器中测量,如过冷和过热液体、过饱和溶液、高纯度或高活性物质等,其表面张力、黏滞性等在无容器条件下测量是合适的。此外,空化还兼有乳化作用,可使晶粒变细;用于材料的外形或表面加工,可以得到球、片和丝等形状的材料,可以进行表面涂敷等。