Cos'è il degasaggio ad ultrasuoni?

Il degasaggio ad ultrasuoni utilizza essenzialmente l '"effetto cavitazione" generato quando le onde ultrasoniche si propagano attraverso un liquido per separare, aggregare ed espellere i gas dal liquido. Il suo processo principale può essere suddiviso in tre fasi chiave:

 

Il primo stadio è la formazione di bolle di cavitazione. Quando le onde ultrasoniche (tipicamente tra 20kHz e 1MHz) agiscono su un liquido, le molecole del liquido vibrano violentemente sotto le variazioni periodiche di pressione delle onde sonore. Nella fase di pressione negativa delle onde sonore, minuscoli pori all'interno del liquido (come grappoli di molecole di gas disciolte o spazi vuoti sulla superficie di minuscole impurità) si espandono rapidamente, formando numerose minuscole bolle, o "bolle di cavitazione". Nella fase di pressione positiva, queste bolle di cavitazione vengono rapidamente compresse.

 

La seconda fase è la crescita e la fusione delle bolle. Sotto l'azione continua delle onde ultrasoniche, le bolle di cavitazione assorbono continuamente i gas disciolti dal liquido circostante. Allo stesso tempo, piccole bolle adiacenti si scontrano e si fondono sotto la spinta delle onde sonore, formando gradualmente bolle più grandi. Durante questo processo, il gas disciolto nel liquido si trasferisce continuamente dalla fase liquida a quella gassosa, realizzando la trasformazione da "gas disciolto" a "gas libero".

 

La terza fase è la risalita e l'espulsione delle bolle. All'aumentare del volume della bolla, la sua galleggiabilità supera gradualmente la resistenza viscosa del liquido, provocando la rapida risalita della bolla verso la superficie del liquido, per poi scoppiare e rilasciare il gas interno, completando così il processo di degasaggio. Inoltre, le vibrazioni ultrasoniche possono accelerare la convezione del liquido, promuovendo ulteriormente la migrazione e l'aggregazione delle bolle e migliorando l'efficienza di degasaggio.

Principali aree di applicazione della tecnologia di degasaggio ad ultrasuoni

 

1. Industria elettronica e dei semiconduttori

Nella produzione di chip semiconduttori e di pannelli LCD, minuscole bolle d'aria in sostanze chimiche chiave come fotoresist, soluzioni di incisione e sviluppatore possono causare difetti nei modelli fotolitografici e incisione irregolare, incidendo gravemente sulla resa del prodotto. Il degasaggio ad ultrasuoni può rimuovere rapidamente i gas disciolti e le bolle d'aria da queste sostanze chimiche a temperatura ambiente, garantendo la precisione dei processi di fotolitografia e incisione. Inoltre, nella pulizia dei componenti elettronici, il degasaggio ad ultrasuoni migliora la penetrazione delle soluzioni detergenti, impedendo alle bolle d'aria di aderire alle superfici dei componenti e compromettendo l'efficacia della pulizia.

2. Industria chimica e dei materiali

 

Nella produzione di rivestimenti, inchiostri e adesivi, la presenza di bolle d'aria può portare a difetti quali fori di spillo, crateri e lucentezza insufficiente dopo il rivestimento. Il degasaggio ad ultrasuoni può rimuovere rapidamente le bolle d'aria interne dopo la preparazione del rivestimento, migliorando il livellamento e le prestazioni applicative del rivestimento. Nella sintesi dei materiali polimerici, i gas disciolti nei monomeri o nei sistemi di polimerizzazione possono causare pori all'interno del polimero, influenzando le proprietà meccaniche del materiale; il degasaggio ad ultrasuoni evita efficacemente questo problema. Inoltre, nella produzione e nell'uso di olio lubrificante e olio idraulico, il degasaggio ad ultrasuoni può rimuovere l'aria dall'olio, prevenendo l'ossidazione e il deterioramento e riducendo l'usura e i malfunzionamenti delle apparecchiature.

3. Industria alimentare e delle bevande

Nella produzione di succhi di frutta, birra, bevande gassate (fase di degasaggio) e latticini, i gas disciolti possono causare l'ossidazione e il deterioramento del prodotto, con conseguente cattivo gusto o fuoriuscita di schiuma durante l'imbottigliamento. Il degasaggio ad ultrasuoni può rimuovere rapidamente ossigeno, anidride carbonica e altri gas dai liquidi a temperatura ambiente, prolungando la durata di conservazione del prodotto e migliorando la stabilità del gusto. Ad esempio, nel processo di concentrazione del succo di frutta, il degasaggio può impedire al concentrato di scolorirsi e cambiare sapore a causa dell'ossidazione; nella fase di pre-filtrazione della produzione della birra, il degasaggio può migliorare l'efficienza della filtrazione e garantire la limpidezza della birra.

4. Industria biofarmaceutica e cosmetica

Materiali come agenti biologici (ad esempio vaccini, anticorpi, preparati enzimatici), estratti della medicina tradizionale cinese e cosmetici (ad esempio creme per il viso, sieri) sono per lo più sensibili al calore-e si ossidano facilmente, rendendo difficile l'adattamento dei metodi di degasaggio tradizionali. Il degasaggio a ultrasuoni può rimuovere in modo efficiente il gas in condizioni di bassa-temperatura e assenza di sostanze chimiche-, prevenendo la denaturazione del materiale e garantendo l'attività biologica e l'efficacia del prodotto. Ad esempio, nella produzione di vaccini, il degasaggio impedisce alle bolle d’aria di influenzare l’accuratezza e la stabilità della distribuzione del vaccino; nella produzione di cosmetici, il degasaggio evita la formazione di schiuma durante l'uso del prodotto, migliorando l'esperienza dell'utente.

5. Laboratorio e ambiti di ricerca

Negli esperimenti chimici e biologici, i gas disciolti nel sistema di reazione possono interferire con il processo di reazione e influenzare l'accuratezza dei risultati sperimentali. Il degasaggio ad ultrasuoni, come metodo di degasaggio rapido e delicato, è ampiamente utilizzato nel pretrattamento di soluzioni sperimentali, come il degasaggio di campioni di analisi cromatografiche e il degasaggio di elettroliti negli esperimenti elettrochimici, garantendo l'affidabilità dei dati sperimentali.