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超声波清洗历史回顾

2022-02-21 17:03
超声波清洗技术是多学科交叉的产物,也是随着各种新原理﹑新材料﹑新技术的出现而逐渐完善的。如压电陶瓷等新材料科学与技术的发展促使“电-声换能器”得到大规模生产与应用;又如半导体材料及电力电子科技的发展,突破了研制功率超声发生器的瓶颈,使清洗工业中急需的大功率驱动控制器得以实用化。

超声波清洗技术的发展可以分为两个阶段﹐即超声波清洗基础理论阶段、具有实用价值的应用阶段。

(1)超声波清洗基础理论阶段
自1880年居里兄弟发现压电效应以来,压电学已成为现代科学与技术的一个重要领域.它研究的是机电相互作用及能量的耦合和转换,对晶体结构的对称性与压电和铁电性的关系有较为深刻的认识,但压电换能器最早应用于工程是仅作为滤波器件的石英晶体谐振器,压电效应在工程中应用也只局限于水声和电声器件。

第一次世界大战期间,法国著名物理学家保罗·朗之万(Langevin)发明了“钢-石英-钢”结构的夹心压电换能器,成功在水中进行了发射和接收频率较低的超声波实验,标志着人类正式对超声波技术的应用展开研究。

直到20世纪40年代初,美国和苏联的科学家几乎同时发现了BaTiO,陶瓷的铁电性,而BaTiO。铁电性的发现无论在理论上还是在应用上对压电陶瓷的发展均具有重要意义。

20世纪50年代初﹐H.B.Miller对换能器做出了巨大改进,发展了加预应力的复合换能器,为功率超声波技术的工业应用奠定了基础。

早期超声波理论认为,超声波清洗的实质是超声波产生的气泡起到的清洗作用。日本清洗工程研究会创始人柴野佳英通过反复试验证实真正发挥清洗作用的是真空的气穴,而并非是超声波中的疏密波通过简单的气体爆发而产生的气泡;同时,也验证了超声波产生的气泡抑制甚至消除超声波晴洗的效果。1987年,柴野佳英继这一项重大发现后公开发表了超声波清洗的基本理论。根据这一理论,柴野佳英研制出的超声波清洗设备技术领先,其能有效地控制气穴现象的发生位置、发生密度、发生效率和冲击力等。

(2)具有实用价值的应用阶段
利用超声波清洗器件起始于20世纪50年代初﹐主要应用于电子,光学和医药等领域,超声波清洗技术实用性很强,涉及范围广,大到机械零部件,小到半导体器件等的清洗,久而久之俗称其为“无刷清洗”。