Несомненно, что применение ультразвуков для приготовления новых лекарственных препаратов будет непрерывно расширяться, способствуя благородной борьбе за спасение человеческой жизни.
Ультразвуковое измельчение представляет несомненный интерес для многих областей техники, например для производства фотопластинок и фотопленки. Светочувствительный слой фотопластинки представляет собой желатин, в котором вкраплены мельчайшие частицы бромистого серебра. Под действием света частицы бромистого серебра разлагаются, благодаря чему и возникает фотографическое изображение.
Качество фотопластинок зависит от того, насколько тонко измельчено бромистое серебро. Чем мельче зерна фотографической эмульсии, тем большее увеличение допускает фотография. На рис. 35 изображены микрофотографии суспензий бромистого серебра: а — полученных обычным способом и б — с помощью ультразвукового измельчения. Суспензия, полученная с помощью ультразвука, отличается мелкозернистостью и очень высокой однородностью. Применяя ультразвуковое измельчение, удалось получить высокочувствительные пластинки, обладающие замечательными фотографическими качествами.
Ультразвук с успехом применяли для измельчения многих органических красителей. Такие суспензии длительное время сохраняют свои красящие (колористические) свойства. При изготовлении подобных суспензий в них добавляют еще специальные вещества, так называемые стабилизаторы, которые должны предохранить суспензию от оседания. С помощью ультразвука иногда удается получить устойчивую суспензию и без добавки стабилизатора.
Ультразвуковое измельчение можно использовать в молочной промышленности. При приготовлении мороженого для измельчения жировых шариков и получения однородной массы, а иногда и при обработке молока применяют особую операцию, называемую гомогенизацией. Обычно гомогенизацию проводят под давлением 200–250 атмосфер. Для той же цели с успехом использовали звуковые колебания.
Прибор, предназначенный для гомогенизации молока с помощью звуковых колебаний, изображен на рис. 36.
Ультразвуковое измельчение с успехом применяют при приготовлении маргарина, крема для чистки обуви, эмульсии трескового жира, соусов-майонезов и некоторых других эмульсионных препаратов.
Низкокачественное жидкое топливо для двигателей в некоторых случаях можно значительно улучшить, раздробив в нем в виде мельчайших капелек небольшое количество воды. Для получения подобных эмульсий было предложено использовать ультразвук. Эмульсии топлива можно применять в доменном производстве, а также при изготовлении стали.
С помощью ультразвука можно диспергировать в топливе водные растворы самых различных веществ. Это позволяет исследовать влияние различных добавок на процесс горения топлива, дает возможность изменять его свойства.
В последние годы предложено новое использование дробящей способности ультразвуков. Ультразвуки применили для отделения приставших к ткани посторонних частиц, или, попросту говоря, для стирки.
Успех ультразвуковой стирки привел к появлению нескольких систем звуковых стиральных машин. Как оказалось, в этих машинах можно успешно использовать самые обычные, слышимые звуки. Одна из распространенных звуковых стиральных машин (рис. 37) состоит из металлического цилиндра, который можно укрепить на стенке бака или ведра с мыльной водой, в которую погружено грязное белье. Внутри цилиндра помещается мощный электромагнит, заставляющий вибрировать стержень, на конце которого укреплена погружаемая в воду с грязным бельем мембрана в форме двояковыпуклой линзы. Стержень совершает в секунду 100 колебаний. Двигаясь вперед и назад, мембрана вызывает интенсивные колебания мыльной воды. Одновременно машина направляет в воду мощную струю воздуха, не дающую отделенным от ткани частичкам грязи вновь пристать к ней. Машина потребляет очень немного энергии: примерно столько же, сколько расходуется при горении 50-свечовой электрической лампочки. Стирка заканчивается в короткий срок, и при этом ткань подвергается по сравнению с другими типами стиральных машин наименьшему механическому воздействию.
С практической точки зрения большой интерес представляет метод ультразвуковой мойки шерсти. Обычно шерсть сильно загрязнена жиром и другими органическими веществами. Для удаления жира шерсть приходится мыть в мыльном растворе, содержащем большое количество щелочи. Технологические свойства волокна при этом ухудшаются. Используя ультразвуковые колебания, мойку можно производить в почти нейтральном растворе и тем самым сохранить качество волокна. Образующаяся при озвучивании перекись водорода действует как отбеливающее вещество, и внешний вид шерсти улучшается. Чрезвычайно важно и то, что при ультразвуковой мойке уничтожаются различные микроорганизмы, в том числе спороносные бактерии, которые всегда присутствуют в немытой шерсти. Озвучиванием достигается и обеззараживание грязной воды, образующейся при мойке. Кроме того, при ультразвуковой мойке сокращается расход мыла и щелочи.
Способность ультразвуков измельчать твердые тела используется в аппаратах, предназначенных для удаления накипи в паровых котлах. Для этой цели в котле укрепляется специальный излучатель, посылающий интенсивную ультразвуковую волну на ту часть поверхности котла, где преимущественно образуется накипь. Под действием мощных колебаний накипь отрывается, и поверхность котла очищается.
В последние годы большое значение приобрела ультразвуковая чистка поверхности различных миниатюрных изделий. Ею с успехом пользуются для удаления загрязнений с металлических частей радиоламп, часовых подшипников, небольших шестерен, сложных передач и т. п. В некоторых случаях применение ультразвука позволяет сократить время, необходимое для этой операции, в десятки раз. В качестве примера можно указать на очистку миниатюрных стеклянных трубочек длиною около 2 сантиметров, имеющих отверстие, диаметр которого составляет всего 0,07 миллиметра. Очистка таких трубочек, являющихся ответственной деталью некоторых радиотехнических приборов, и особенно их внутренней поверхности обычными способами представляет большие трудности и требует много времени. При использовании ультразвука для обработки 1000 таких трубочек требуется всего 8 минут.
В настоящее время сконструированы аппараты, в которых ультразвуковая очистка производится конвейерным способом. В этих аппаратах обрабатываемые детали первоначально очищаются обычными способами — жидкими и парообразными растворителями, и лишь окончательная очистка производится с помощью ультразвука. Однако ультразвуковая чистка стоит относительно дорого, и ею надо пользоваться, только если требуется исключительно высокая степень чистоты, или же тогда, когда другие способы очистки почему-либо непригодны.
Недавно ультразвуковые колебания использовали для удаления окалины с поверхности металлических предметов, а также ржавчины с различных деталей, изготовленных из железа. Удалять окалину труднее, чем ржавчину. Для очистки от ржавчины обрабатываемая деталь погружается в воду, а вибрирующий магнитострикционный излучатель приводится в непосредственный контакт с нею. Под действием интенсивных колебаний ржавчина быстро измельчается и удаляется с очищаемой поверхности.
Замечательным при этом является то, что, как показали наблюдения, после подобной обработки ультразвуком железные предметы приобретают стойкость по отношению к процессу ржавления. Они могут находиться длительное время во влажном воздухе или воде и даже воде, содержащей растворенные соли. При этом на поверхности их не возникнет ржавчина. Технологи говорят, что железо под действием ультразвука пассивируется.
Причина пассивирования пока не ясна, однако многочисленные опыты не дают возможности сомневаться в том, что в некоторых случаях такое явление существует.
Дробящее действие ультразвука может быть применено также и для изготовления специальных паяльников, имеющих важное значение в промышленности.
Использование алюминия и его сплавов связано с тем неудобством, что к алюминиевым деталям нельзя ничего припаять обычным способом. Сколько бы мы ни старались зачистить место для спая механически или же при помощи химических очистителей, все же олово, которым производят пайку, не сцепляется с поверхностью металла, и спай оказывается непрочным. Объясняется это тем, что алюминий очень быстро окисляется и образующаяся тонкая пленка окисла препятствует проникновению олова к поверхности металла. Правда, алюминиевые предметы можно припаивать с помощью специальных припоев, но пользоваться ими более сложно, чем обычным оловом.
Пайку алюминиевых предметов можно осуществить обычным способом, если в момент пайки подвергнуть спай действию мощных ультразвуковых колебаний. Ультразвуковые колебания отрывают пленку окисла от поверхности, и олово прочно сцепляется с алюминием. Для разрушения пленки удобно пользоваться колебаниями, частота которых близка к частоте слышимых звуков.
В ультразвуковом паяльнике (рис. 38) стержень 1, которым осуществляется пайка, вместе с обогревателем 2 приварен к магнитострикционному вибратору 4. Вибратор помещается внутри катушки 5 из изолированной проволоки, по которой проходит переменный ток высокой частоты. Высокочастотные колебания магнитострикционного стержня передаются рабочей части паяльника, а через нее — припою. Эти-то ультразвуковые колебания и разрушают пленку окисла. Специальные «крылья»