超聲波破碎儀是一種利用超聲波在液體中產(chǎn)生空化效應(yīng)來(lái)破碎細(xì)胞、組織或其他物質(zhì)的儀器。以下是其原理和用途的詳細(xì)介紹：

　　1、原理

　　超聲波的產(chǎn)生：超聲波破碎儀由發(fā)生器和換能器組成。發(fā)生器產(chǎn)生高頻電信號(hào)，換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。超聲波是一種頻率高于20kHz的聲波，具有能量集中、方向性好等特點(diǎn)。

　　空化效應(yīng)：當(dāng)超聲波在液體中傳播時(shí)，會(huì)引起液體分子的劇烈振動(dòng)，形成疏密相間的區(qū)域。在稀疏區(qū)域，液體壓力降低，當(dāng)壓力降低到一定程度時(shí)，液體中會(huì)形成微小的氣泡，這一過(guò)程稱為空化核的形成。隨著超聲波的繼續(xù)作用，空化核迅速膨脹，然后突然閉合，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力和局部高溫高壓環(huán)境。這種空化效應(yīng)能夠破壞細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜，使細(xì)胞內(nèi)容物釋放出來(lái)，同時(shí)也能使大分子物質(zhì)斷裂成較小的片段。

　　2、用途

　　細(xì)胞破碎：在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，常用于破碎細(xì)菌、酵母、動(dòng)植物細(xì)胞等，以便提取細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸、酶等生物大分子。例如，在基因工程中，需要將含有目的基因的細(xì)胞破碎，釋放出DNA進(jìn)行后續(xù)的操作。

　　組織勻漿：可用于將動(dòng)物組織或植物組織破碎成均勻的漿液，便于進(jìn)行組織學(xué)分析、生化檢測(cè)等。比如，在研究動(dòng)物肝臟組織的代謝功能時(shí)，需要先將肝臟組織勻漿，然后測(cè)定其中各種酶的活性。

　　生物大分子提取：有助于從生物樣品中提取和純化蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子。通過(guò)超聲波破碎細(xì)胞或組織，可以使生物大分子從細(xì)胞內(nèi)釋放到溶液中，再經(jīng)過(guò)后續(xù)的分離和純化步驟，得到高純度的生物大分子。

　　納米材料制備：在材料科學(xué)領(lǐng)域，可用于制備納米材料。超聲波的空化效應(yīng)能夠在液體中產(chǎn)生局部的高溫高壓環(huán)境，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)還能起到分散和細(xì)化顆粒的作用，有助于制備出粒徑均勻、分散性好的納米材料。

　　污水處理：利用超聲波破碎儀產(chǎn)生的超聲波可以降解污水中的有機(jī)污染物。空化效應(yīng)產(chǎn)生的高溫高壓環(huán)境能夠使水分子裂解產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)，這些自由基可以將有機(jī)污染物氧化分解為二氧化碳和水等無(wú)害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化污水的目的。