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超聲波可用于化學(xué)以提高反應(yīng)速率和產(chǎn)物的產(chǎn)率。超聲波對化學(xué)反應(yīng)的大部分影響是由于空化：溶劑中小氣泡的形成和破裂。在這篇綜述中，我們首先概述了空化的物理背景，并討論了它對聲強和頻率、溶劑和溫度等因素的依賴性。超聲波對化學(xué)反應(yīng)的影響被考慮用于均相反應(yīng)和非均相液固系統(tǒng)。第一個領(lǐng)域主要通過討論超聲波對聚合和解聚反應(yīng)的影響來說明，第二個領(lǐng)域通過有機合成中的選定實例進(jìn)行說明。還簡要討論了超聲改變反應(yīng)機制以支持均溶（而不是異溶）途徑的趨勢。在聲化學(xué)條件下對特定路徑的特定偏好，不同于機械攪拌下的路徑，被稱為“聲化學(xué)轉(zhuǎn)換"。比較了用于實驗室規(guī)模實驗的超聲波設(shè)備，并給出了一些實用的“技巧和陷阱"。

超聲波破碎和裂解細(xì)胞

超聲波聲化學(xué)設(shè)備主要用于樣品制備和生產(chǎn)。這些領(lǐng)域尤其包括各種物質(zhì)的均質(zhì)化、乳化和懸浮，以及化學(xué)反應(yīng)的加速、細(xì)胞破碎和細(xì)胞內(nèi)容物的提取。使用超聲波聲化學(xué)設(shè)備可以選擇性地破壞某些物質(zhì)，可以縮短繁瑣的制備過程并提高許多反應(yīng)的產(chǎn)率。與行星式球磨機、轉(zhuǎn)子/定子或間隙均質(zhì)機等機械加工設(shè)備的比較表明，超聲波聲化學(xué)設(shè)備以更高的效率工作，特別是使可重復(fù)的結(jié)果成為可能。分析的趨勢是樣本量越來越小，化學(xué)品的使用也越來越少。例如，近年來，超聲波聲化學(xué)設(shè)備的使用變得至關(guān)重要，即使是最小的樣品量也需要快速、經(jīng)濟且可重復(fù)地進(jìn)行處理。

細(xì)胞和微生物的破壞

在現(xiàn)代實驗室中，超聲波聲化學(xué)設(shè)備用于破壞細(xì)胞壁以提取細(xì)胞內(nèi)容物，例如蛋白質(zhì)，而不會損壞它們。一部分引入細(xì)胞懸液的能量通過摩擦轉(zhuǎn)化為熱量。為了避免對細(xì)胞內(nèi)容物的熱損傷，樣品在超聲波處理期間要么周期性地間歇性超聲波處理，要么在冷卻容器中冷卻。玫瑰花池能夠?qū)ξ⑸镞M(jìn)行均勻的超聲波處理，因為超聲波能量迫使樣品在探頭下方和整個側(cè)臂中反復(fù)循環(huán)。置于冰浴中，由于玻璃表面擴大，可有效冷卻內(nèi)容物。

細(xì)胞膜的破壞在很大程度上取決于細(xì)胞的彈性。細(xì)胞成分，如線粒體或細(xì)胞質(zhì)，可以通過改變輸入超聲波能量和提取功率來部分地破壞。對于特別耐藥的細(xì)菌（例如鏈球菌）、真菌、孢子、酵母或組織樣本，可以通過微頂端以非常高的超聲波振幅進(jìn)行直接破壞，因為微頂端可以將非常大的能量輸入到最小的樣本量中。

當(dāng)使用微升量時，容器中的泡沫和飛濺是一個更大的問題?？赡軙斐蓪氋F的樣品材料損失。因此，功率調(diào)節(jié)非常重要。如果要破壞壁不穩(wěn)定的細(xì)胞，只需要很小的功率或小振幅。為了連續(xù)大量溶解，使用帶有超聲室的玻璃或不銹鋼制成的特殊流動容器以相同的強度處理懸浮液的每個顆粒。如果容器額外配備了冷卻夾套，則可以排除對細(xì)胞內(nèi)容物的熱損壞。為了避免外來顆粒的污染——例如探頭的侵蝕顆?！獌?yōu)選在杯式增壓器或杯式喇叭中進(jìn)行間接超聲波處理。這種方法實現(xiàn)了均勻的強度和冷卻。

在生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：

組織培養(yǎng)的破壞

亞細(xì)胞成分和病毒被破壞而沒有任何破壞。  

親子鑒定

從假定父親的EDTA血液中快速提取不含基質(zhì)的溶血物，用于親子鑒定（將準(zhǔn)備時間減少約30分鐘）。

泌尿外科

精子成分的生化膜分析。 

基因研究

從人體材料中提取DNA。 

脂質(zhì)體制備

使用超聲波 (20 kHz) 分解MLV（多層脂質(zhì)體）是生產(chǎn)SLV（單層脂質(zhì)體）的主要方法。

天花疫苗的治療

制備均勻分布的感染溶液。 

分散

借助超聲波能量，可以將固體顆粒甚至液體分散到另一種載體中。納米級粉末，如二氧化鈦或熱解二氧化硅，由于其較大的比表面積和不斷增加的反應(yīng)電位，越來越多地用于生產(chǎn)測試油漆和油漆，或用于小車身表面的拋光。此外，這些物質(zhì)具有聚集的不利趨勢，因此流動性和潤濕性變差。形成的附聚物通過超聲波均化器被破壞并且分散體穩(wěn)定以防止再附聚。

在粒度分析中，分散對于測量過程非常重要。顆粒只能在測量過程中被識別，并且它們在測量區(qū)域中作為可檢測的測量信號出現(xiàn)。因此，未分散的附聚物導(dǎo)致相當(dāng)大的錯誤測量。在超聲波的幫助下，顆粒被細(xì)分，從而為后續(xù)測量做好準(zhǔn)備。

當(dāng)用超聲波乳化時，油和水等兩種不混溶的液體被加工成準(zhǔn)均質(zhì)的乳液。與使用例如轉(zhuǎn)子的傳統(tǒng)方法相比，在超聲波的幫助下可以產(chǎn)生具有非常小液滴尺寸和非常高穩(wěn)定性的精細(xì)分散的乳液。既不發(fā)生團(tuán)塊或簇的形成，也不發(fā)生液滴的沉降。使用轉(zhuǎn)子或攪拌器等傳統(tǒng)方法時，緩慢攪拌通常會導(dǎo)致液體分離。攪拌太快會導(dǎo)致不希望有的空氣夾雜物。超聲波均質(zhì)機通常用于藥店，用于高質(zhì)量小規(guī)模生產(chǎn)軟膏。

在日常生活中會遇到許多不同形式的超聲波均質(zhì)乳液，例如在化妝品或乳液中。

均質(zhì)化

超聲波均質(zhì)的技術(shù)應(yīng)用范圍從油漆和清漆的生產(chǎn)到用于分析目的的廢水和土壤樣品的均質(zhì)，再到用于粒度分析的樣品制備。尤其是工業(yè)廢水，在環(huán)境實驗室中不斷檢查是否存在重金屬、脂肪或油，以便在濃度超標(biāo)時立即采取措施。對于具有代表性的分析結(jié)果，有必要將廢水樣品轉(zhuǎn)化為均質(zhì)狀態(tài)。這是通過在很短的時間內(nèi)以高可靠性進(jìn)行超聲波均質(zhì)來實現(xiàn)的。

為了表征廢物樣品的填埋可能性和污染物評估，例如土壤中的 PAH（多環(huán)芳烴）、重金屬或 MKW（礦物油烴），超聲波提取被用作快速均質(zhì)過程作為洗脫的替代方法。

在農(nóng)業(yè)中，超聲波均質(zhì)器用于樣品制備，以隨后確定的 THC 含量以及根據(jù)土壤負(fù)荷確定蔬菜食品（例如草莓）中的 PAH 濃度。

超聲波均質(zhì)機經(jīng)常用于食品質(zhì)量控制。為了符合限值，必須在實驗室中測定奶酪的硝酸鹽含量。以前使用二甲酚甲醇蒸餾和隨后的光度法的方法在毒理學(xué)上非常有問題，而且特別耗時。因此，為了定量測定硝酸鹽含量，或者將奶酪機械預(yù)壓碎。然后在很短的時間內(nèi)用超聲波在玫瑰花結(jié)細(xì)胞中進(jìn)行密集和精細(xì)的均質(zhì)化?？蓪崿F(xiàn)的粒徑小于 1 μm，并且由于不會發(fā)生聚集體形成，因此大大促進(jìn)了后續(xù)過濾以定量洗出離子。