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1）機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質(zhì)中形成駐波時，懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空間形成周期性的堆積。

2）空化作用。超聲波作用于液體時可產(chǎn)生大量小氣泡。一個原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化。空洞內(nèi)為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質(zhì)的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。

3）熱效應。由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時能產(chǎn)生顯著的熱效應。

4）化學效應。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過氧化氫；溶有氮氣的水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸；染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質(zhì)的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

超聲波清洗儀器是液相剝離法中常用的輔佐手法，液相剝離制備石墨烯的過程中有兩個首要要素起著重要作用。一個是空化現(xiàn)象，超聲波處理過程中會有微氣泡的生成、加速成長以及破裂，會在液體中發(fā)生高密度與低密度快速替換的區(qū)域，使得壓力在其間振動，液體中的氣泡在高壓下收縮、低壓下膨脹，因為壓力的改變十分快，致使氣泡在石墨烯外表劇烈迸裂，這就使得渙散在溶劑中的石墨被壓碎。另一個是剪切力，當微氣泡在靠近石墨鄰近但與石墨不觸摸的地方迸裂時，使得 溶劑構(gòu)成微射流沖擊石墨外表，構(gòu)成剪切力進而促進石墨層與層之間的分離。