超声波清洗技术的发展与研究现状
摘 要：文章概述了超声波清洗技术的发展历史，详细介绍了超声波清洗技术的研究现状，并且对超声波清洗的多种新技术进行了阐述，在此基础上对超声波清洗技术的未来进行了展望。通过文章的分析，希望可以对超声波清洗技术的发展献计献策。
关键词：超声波清洗；发展历史；研究现状；展望
1 超声波清洗技术的发展历史
1.1 超声波清洗技术的起源
超声波清洗被称为“无刷清洗”，原理是由超声波在水中产生足够的能量，让水内部发生“空化效应”，使得需清洗物体表面的污染物快速脱离。超声波清洗的适用范围很广，重的金属部件、轻的微小芯片都可以清洗的很好。超声波清洗最早被应用于上世纪五十年代，清洗领域有电子领域、光学领域、医药领域等。
日本专家柴野佳英经过不断的实验最终认定起到清洗作用的是真空的气穴，推翻了传统认为的超声波的疏密波起到清洗作用。1987年柴野佳英发表了超声波清洗的理论，并且根据这一理论制作了先进的超声波清洗装备，在行业内引起了巨大反响并得到了市场的认可，其制作的设备因性能优越占据广泛市场。
1.2 国内外超声波清洗技术研究概况
我国的超声波清洗技术方面研究相对较早，超声波清洗技术在我国发展非常快速，超声波清洗机以其优越的性能在市场上也得到了越來越多的用户的青睐：（1）机械和工业领域有金属元件喷涂、机械损坏元件替换时应该清洗。（2）树脂镜片、照相机镜头、滤光片等高级光学镜片需要清洗。（3）医疗器械、高级实验器材、食品加工制造器械需要清洗。（4）黄金首饰、贵重摆件、高级家居饰品等需要清洗。
国外超声波清洗设备种类繁多，超声波清洗设备应用领域非常广泛，各种超声波清洗设备不断推陈出新。高频超声波清洗技术在国外超声波清洗设备中所占比重非常大。例如美国的Verteq、Imtec、ProSys 公司研制的高频超声波清洗机用来清洗微小芯片，其清洗机可以把0.15纳米的污染物清洗掉，还可以防止污染物再次污染。
2 超声波清洗技术现状
2.1 兆赫级超声清洗
兆赫级超声清洗这种高频清洗方式的清洗原理是利用声压梯度等效应，不是传统的利用“超声空化效应”来实现清洗目的。其工作频率为0.7MHZ到1MHZ的高频，工作时基本不会发生超声波“空化效应”。高频超声波清洗不会因“空化效应”产生强大的清洗力，因此其优点是对类似集成芯片这样体积小、容易受损的物件既能清洗的很好也能很好的保护器件，从而在电子元件清洗领域应用非常广泛。
2.2 聚焦式清洗
聚焦式清洗是可以在局部区域发生高强度的超声波，工作频率有15K、20K、28K。聚焦式清洗方式可以弥补普通超声波清洗方式由于超声波能量不够而引起的清洗不彻底，比如纺织领域的过滤器等微控器材的清洗对于普通超声波清洗则效果不好，而聚焦式清洗方式可以清洗的很好。
2.3 多频清洗
多频清洗是由多种频率的换能器同时发生不同频率的超声波来清洗物件。不同的超声波频率对物件的清洗效果是不一样的，低频可以对物件表面清洗的很好，而高频则对物件细小部位的清洗效果很好，因此高低频配合可以使物件整体清洗的很好。多频清洗还可以解决因单个频率的超声波产生对“驻波声场”的影响，使得物件的清洗不够均匀。
2.4 扫频和跳频清洗
扫频和跳频清洗二者都有改善超声波清洗容器内超声场的结构，扫频可以改善清洗容器内的驻波场，使物件清洗的很好。跳频和多频都可以根据实际情况选择高低频。不一样的是跳频是一种换能器有两种频率，根据需要选择发生那种频率。低频超声波清洗物件表面的污染物，高频超声波清洗内部细小的污染物，配合清洗使物件清洗干净。
2.5超声振动清洗
超声振动清洗是超声波通过变幅杆和振动头传送到需要清洗的物件上，最后由于高速振动物件表面污染物脱落实现好的清洗效果。这种超声波清洗的新方法和普通超声波清洗方法不同的是超声振动清洗不需要清洗液，以及其仅适合部分物件的清洗。
2.6 多槽式全自动联合清洗
多槽式全自动联合清洗是多槽联合智能控制的功能全面、降低劳动强度、提高综合效率的智能设备。它可以对放入清洗槽内的不同大小、不同材料、不同形状、不同污染程度的物件根据其不同情况，不同方位发生对应的频率、功率等超声波，最终实现用最少的成本达到最佳的清洗效果。
3 超声波清洗技术的发展方向
超声波清洗有其他清洗方式无法比拟的优点，再加上我国科技实力的不断加强，我国市场经济的不断完善，国际间的技术交流日益密切，这些为超声波清洗行业带来了强大的动力。超声波清洗运用也会越来越广泛，由以前运用于清洗机械工件、电子元件等少数领域，发展到以后清洗化工领域、国防领域、军事领域、首饰加工领域、飞机工业领域、食品清洗领域、餐具清洗领域、按摩洗浴领域等广范围的军事、工业、民用领域。
超声波清洗技术在清洗领域是新兴的清洗技术，过去对人们的生活的提高、工业生产效益的提高做了很大的贡献。现在伴随着我国科学技术的不断发展和国家经济的更加繁荣，超声波清洗技术作为一种优越的清洗技术在使用范围上一定会越来越广，可以想到在不远的未来，我国的超声波清洗技术将会迎来一个黄金发展期，为我国在工业上提高清洗效率、降低生产成本，在环境保护上节能减排。
4 结束语
超声波清洗技术和其他清洗技术相比有无法比拟的优势，超声波清洗技术的发展依赖众多学科，超声波清洗要想更加节省能源、更加降低清洗成本、更加高效洁净清洗，还需要多学科地不断创新和改革完善。随着人们生活质量要求的提高和科技飞速的发展，超声波清洗技术有丰厚的研究价值和回报。我们坚信超声波清洗技术一定会向更好更完善的方向发展，超声波清洗行业一定会更加繁荣。
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作者简介：辛宏伟，单位：塔里木大学 机械电气化工程学院，硕士研究生，主要研究方向：新型超声波清洗机的研制。