Què és la desgasificació per ultrasons?

La desgasificació ultrasònica utilitza essencialment l'"efecte cavitació" generat quan les ones d'ultrasons es propaguen a través d'un líquid per eliminar, agregar i expulsar gasos del líquid. El seu procés bàsic es pot dividir en tres etapes clau:

 

La primera etapa és la formació de bombolles de cavitació. Quan les ones d'ultrasò (normalment entre 20 kHz i 1 MHz) actuen sobre un líquid, les molècules líquides vibren violentament sota els canvis periòdics de pressió de les ones sonores. En la fase de pressió negativa de les ones sonores, els petits porus dins del líquid (com ara grups de molècules de gas dissoltes o buits a la superfície de petites impureses) s'expandeixen ràpidament, formant nombroses bombolles diminutes o "bombolles de cavitació". En la fase de pressió positiva, aquestes bombolles de cavitació es comprimeixen ràpidament.

 

La segona etapa és el creixement i la fusió de les bombolles. Sota l'acció contínua de les ones ultrasòniques, les bombolles de cavitació absorbeixen contínuament els gasos dissolts del líquid circumdant. Simultàniament, les petites bombolles adjacents xoquen i es fusionen sota l'impuls de les ones sonores, formant gradualment bombolles més grans. Durant aquest procés, el gas dissolt en el líquid es transfereix contínuament de la fase líquida a la fase gasosa, realitzant la transformació de "gas dissolt" a "gas lliure".

 

La tercera etapa és la pujada i expulsió de les bombolles. A mesura que augmenta el volum de la bombolla, la seva flotabilitat supera gradualment la resistència viscosa del líquid, fent que la bombolla s'elevi ràpidament a la superfície del líquid, eventualment esclatant i alliberant el seu gas intern, completant així el procés de desgasificació. A més, les vibracions ultrasòniques poden accelerar la convecció del líquid, afavorint encara més la migració i l'agregació de bombolles i millorant l'eficiència de desgasificació.

Principals àrees d'aplicació de la tecnologia de desgasificació per ultrasons

 

1. Indústria Electrònica i Semiconductors

En la fabricació de xips de semiconductors i la producció de panells LCD, les petites bombolles d'aire en productes químics clau com ara la fotoresistència, la solució de gravat i el revelador poden causar defectes en els patrons fotolitogràfics i un gravat desigual, afectant greument el rendiment del producte. La desgasificació per ultrasons pot eliminar ràpidament els gasos dissolts i les bombolles d'aire d'aquests productes químics a temperatura ambient, assegurant la precisió dels processos de fotolitografia i gravat. A més, en la neteja de components electrònics, la desgasificació per ultrasons millora la penetració de les solucions de neteja, evitant que les bombolles d'aire s'adhereixin a les superfícies dels components i afectin l'eficàcia de la neteja.

2. Indústria Química i de Materials

 

En la producció de recobriments, tintes i adhesius, la presència de bombolles d'aire pot provocar defectes com ara forats, cràters i una brillantor insuficient després del recobriment. La desgasificació per ultrasons pot eliminar ràpidament les bombolles d'aire internes després de la preparació del recobriment, millorant l'anivellament i el rendiment de l'aplicació del recobriment. En la síntesi de materials polimèrics, els gasos dissolts en monòmers o sistemes de polimerització poden provocar porus dins del polímer, afectant les propietats mecàniques del material; la desgasificació ultrasònica evita efectivament aquest problema. A més, en la producció i l'ús d'oli lubricant i oli hidràulic, la desgasificació ultrasònica pot eliminar l'aire de l'oli, evitant l'oxidació i el deteriorament, i reduint el desgast i el mal funcionament dels equips.

3. Indústria d'Aliments i Begudes

En la producció de sucs de fruites, cervesa, begudes carbonatades (etapa de desgasificació) i productes lactis, els gasos dissolts poden provocar l'oxidació i el deteriorament del producte, provocant un mal gust o un desbordament d'escuma durant l'embotellat. La desgasificació per ultrasons pot eliminar ràpidament l'oxigen, el diòxid de carboni i altres gasos dels líquids a temperatura ambient, allargant la vida útil del producte i millorant l'estabilitat del gust. Per exemple, en el procés de concentració del suc de fruita, la desgasificació pot evitar que el concentrat es decolori i canviï de sabor a causa de l'oxidació; en l'etapa de pre-filtració de la producció de cervesa, la desgasificació pot millorar l'eficiència de filtració i garantir la claredat de la cervesa.

4. Indústria Biofarmacèutica i Cosmètica

Materials com ara agents biològics (p. ex., vacunes, anticossos, preparats enzimàtics), extractes de medicina tradicional xinesa i cosmètics (p. ex., cremes facials, sèrums) són majoritàriament sensibles a la calor- i s'oxiden fàcilment, cosa que fa que els mètodes tradicionals de desgasificació siguin difícils d'adaptar. La desgasificació per ultrasons pot eliminar de manera eficient el gas en condicions de baixa-temperatura i lliures de-químics, evitant la desnaturalització del material i garantint l'activitat biològica i l'eficàcia del producte. Per exemple, en la producció de vacunes, la desgasificació evita que les bombolles d'aire afectin la precisió i l'estabilitat de la dispensació de la vacuna; en la producció de cosmètics, la desgasificació evita l'escuma durant l'ús del producte, millorant l'experiència de l'usuari.

5. Laboratori i Àmbits de Recerca

En experiments químics i biològics, els gasos dissolts en el sistema de reacció poden interferir amb el procés de reacció i afectar la precisió dels resultats experimentals. La desgasificació per ultrasons, com a mètode de desgasificació ràpida i suau, s'utilitza àmpliament en el pretractament de solucions experimentals, com ara la desgasificació de mostres d'anàlisi cromatogràfica i la desgasificació d'electròlits en experiments electroquímics, assegurant la fiabilitat de les dades experimentals.