Большое значение имеют также колебания мельчайших пузырьков воздуха, резонансные частоты которых совпадают с частотой звуковой волны.
Недавно удалось доказать, что ультразвук может вызывать некоторые химические превращения и в отсутствие кавитации, только действие его в этом случае значительно ослабляется.
В последние годы и в технике и в быту широкое распространение приобрели предметы, сделанные из каучука и различных пластических масс. Молекулы этих веществ отличаются очень большими размерами. Они так и называются: макромолекулы, или молекулы-гиганты. Макромолекулы возникают в результате полимеризации — соединения большого количества более мелких молекул.
Полимеризация — одна из важнейших реакций в химической промышленности. В некоторых случаях она протекает только в присутствии особых сочетаний атомов, так называемых свободных радикалов. Поскольку ультразвук, как мы уже знаем, вызывает появление свободных радикалов, возникла мысль: а нельзя ли воспользоваться им для ускорения реакции полимеризации? Недавно это предположение удалось подтвердить опытами.
Для исследования было выбрано вещество, молекулы которого способны укрупняться только в присутствии радикалов. Специальной очисткой был приготовлен водный раствор этого вещества, который не содержал радикалов. Раствор простоял шесть месяцев и не изменился. Но стоило его подвергнуть действию мощного ультразвука, как раствор заполимеризовался.
У читателя, естественно, возникает вопрос: каким же образом удается следить за изменением размеров молекул, которые так малы, что их нельзя увидеть даже в самый лучший микроскоп?
В этом случае на помощь ученым приходит зависимость, которая существует между вязкостью раствора и размером молекул.
Чем больше размер молекул, тем больше вязкость раствора.
Недавно было открыто влияние ультразвука на полимеризацию двух важных химических веществ: стирола и бутадиена. Эта реакция лежит в основе получения одного из видов искусственного каучука и потому представляет особенный интерес. Оказалось, что если подействовать на стирол мощным ультразвуком и одновременно увеличить давление примерно до 4–5 атмосфер, то реакция полимеризации значительно ускорится. На рис. 29 изображено влияние озвучивания на полимеризацию стирола. На вертикальной оси — выход готового продукта в процентах, а на горизонтальной — время озвучивания. Мощность ультразвука составляла 0,03 ватта на каждый кубический сантиметр озвучиваемого вещества. Нижняя кривая относится к контрольному образцу, который озвучиванию не подвергался.
Как легко видеть, озвучивание в течение 40 минут удваивает количество готового продукта. Озвучивание может вызывать не только ускоренную полимеризацию вещества. Можно надеяться воздействовать таким способом и на свойства готового продукта.
Взгляните на рис. 30, на нем изображена полученная с помощью электронного микроскопа фотография одного из видов органического стекла, которое было приготовлено в результате полимеризации при одновременном озвучивании. На фотографии хорошо видны ориентированные, наподобие линеек в нотной тетради, нитеобразные кристаллы этого вещества. Если бы ультразвук не действовал, молекулы не расположились бы так упорядоченно и механические свойства вещества были бы иными. Когда ученые найдут пути управления этим воздействием, инженеры смогут придавать веществу по своему желанию те или иные механические свойства.
Ускорение роста огромных молекул под действием ультразвука имеет важное значение. Однако при озвучивании наблюдаются иногда и другие явления, с которыми приходится считаться.