Ankstyvas ultragarso taikymas biochemijoje turėtų būti ląstelės sienelės suardymas ultragarsu, siekiant išlaisvinti jos turinį. Vėlesni tyrimai parodė, kad mažo intensyvumo ultragarsas gali skatinti biocheminės reakcijos procesą. Pavyzdžiui, skystos maistinės bazės ultragarsinis švitinimas gali padidinti dumblių ląstelių augimo greitį, taip tris kartus padidinant šių ląstelių gaminamų baltymų kiekį.

Palyginti su kavitacijos burbulo kolapso energijos tankiu, ultragarsinio garso lauko energijos tankis padidėjo trilijonus kartų, todėl susidarė didžiulė energijos koncentracija; Sonocheminiai reiškiniai ir sonoluminescencija, kuriuos sukelia aukšta temperatūra ir slėgis, kuriuos sukuria kavitacijos burbulai, yra unikalios energijos ir medžiagų mainų formos sonochemijoje. Todėl ultragarsas vaidina vis svarbesnį vaidmenį cheminėje ekstrakcijoje, biodyzelino gamyboje, organinėje sintezėje, mikrobų apdorojime, toksiškų organinių teršalų skaidyme, cheminės reakcijos greičio ir išeigos, katalizatoriaus katalizinio efektyvumo, biologinio skaidymo apdorojimo, ultragarsinių nuosėdų prevencijos ir šalinimo, biologinių ląstelių smulkinimo, dispersijos ir aglomeracijos bei sonocheminės reakcijos srityse.

1. ultragarsu sustiprinta cheminė reakcija.

Ultragarsu sustiprinta cheminė reakcija. Pagrindinė varomoji jėga yra ultragarsinė kavitacija. Kavituojančio burbulo šerdies kolapsas sukuria vietinę aukštą temperatūrą, aukštą slėgį ir stiprų smūgį bei mikro srovę, kuri sukuria naują ir labai ypatingą fizinę bei cheminę aplinką cheminėms reakcijoms, kurias įprastomis sąlygomis sunku arba neįmanoma pasiekti.

2. Ultragarsinė katalizinė reakcija.

Ultragarsinė katalizinė reakcija, kaip nauja tyrimų sritis, sulaukia vis daugiau susidomėjimo. Pagrindinis ultragarso poveikis katalizinei reakcijai yra:

(1) Aukšta temperatūra ir aukštas slėgis skatina reagentų skilimą į laisvuosius radikalus ir dvivalentę anglį, susidarant aktyvesnėms reakcijos rūšims;

(2) Smūginė banga ir mikropurkštukas desorbuoja ir valo kietą paviršių (pvz., katalizatorių), pašalindami paviršiaus reakcijos produktus arba tarpinius produktus ir katalizatoriaus paviršiaus pasyvavimo sluoksnį;

(3) Smūginė banga gali sunaikinti reagento struktūrą

(4) Dispersinė reagentų sistema;

(5) Ultragarsinė kavitacija ardo metalo paviršių, o smūginė banga deformuoja metalo gardelę ir susidaro vidinė deformacijos zona, o tai pagerina metalo cheminės reakcijos aktyvumą;

6) Skatinti tirpiklio įsiskverbimą į kietąją medžiagą, kad būtų sukurta vadinamoji įtraukties reakcija;

(7) Siekiant pagerinti katalizatoriaus dispersiją, katalizatoriaus paruošimui dažnai naudojamas ultragarsas. Ultragarsinis spinduliavimas gali padidinti katalizatoriaus paviršiaus plotą, tolygiau paskirstyti aktyviuosius komponentus ir sustiprinti katalizinį aktyvumą.

3. Ultragarsinė polimerų chemija

Ultragarsinės teigiamos polimerų chemijos taikymas sulaukė didelio dėmesio. Ultragarsinis apdorojimas gali suskaidyti makromolekules, ypač didelės molekulinės masės polimerus. Ultragarsinis apdorojimas gali suskaidyti celiuliozę, želatiną, gumą ir baltymus. Šiuo metu manoma, kad ultragarsinis skaidymo mechanizmas atsiranda dėl jėgos ir aukšto slėgio poveikio, kai sprogsta kavitacijos burbulas, o kita skaidymo dalis gali būti dėl šilumos poveikio. Tam tikromis sąlygomis polimerizaciją gali inicijuoti ir galingas ultragarsas. Stiprus ultragarsinis spinduliavimas gali inicijuoti polivinilo alkoholio ir akrilnitrilo kopolimerizaciją, kad susidarytų blokiniai kopolimerai, ir polivinilacetato bei polietileno oksido kopolimerizaciją, kad susidarytų skiepyti kopolimerai.

4. Nauja cheminės reakcijos technologija, patobulinta ultragarsiniu lauku

Naujų cheminių reakcijų technologijų ir ultragarsinio lauko stiprinimo derinys yra dar viena potenciali ultragarsinės chemijos plėtros kryptis. Pavyzdžiui, superkritinis skystis naudojamas kaip terpė, o ultragarsinis laukas naudojamas katalizinei reakcijai sustiprinti. Pavyzdžiui, superkritinio skysčio tankis yra panašus į skysčio, o klampumas ir difuzijos koeficientas panašus į dujų, todėl jo tirpimas yra lygiavertis skysčiui, o masės perdavimo talpa – dujų. Heterogeninio katalizatoriaus deaktyvavimą galima pagerinti naudojant geras superkritinio skysčio tirpumo ir difuzijos savybes, tačiau tai neabejotinai būtų tik vyšnaitė ant torto, jei ultragarsinis laukas gali būti naudojamas jam sustiprinti. Ultragarsinės kavitacijos sukuriama smūginė banga ir mikro srovė gali ne tik žymiai pagerinti superkritinio skysčio gebėjimą ištirpinti kai kurias medžiagas, kurios deaktyvuoja katalizatorių, atlikti desorbcijos ir valymo vaidmenį bei ilgą laiką išlaikyti katalizatorių aktyvų, bet ir atlikti maišymo vaidmenį, kuris gali išsklaidyti reakcijos sistemą ir padidinti superkritinio skysčio cheminės reakcijos masės perdavimo greitį. Be to, aukšta temperatūra ir aukštas slėgis ultragarsinės kavitacijos suformuotame taške skatins reagentų skilimą į laisvuosius radikalus ir labai pagreitins reakcijos greitį. Šiuo metu atlikta daug superkritinių skysčių cheminės reakcijos tyrimų, tačiau mažai tyrimų apie tokios reakcijos sustiprinimą ultragarsiniu lauku.

5. Didelės galios ultragarso taikymas biodyzelino gamyboje

Biodyzelino gamybos raktas yra katalizinis riebalų rūgščių gliceridų transesterifikavimas metanoliu ir kitais mažai anglies turinčiais alkoholiais. Ultragarsas gali akivaizdžiai sustiprinti transesterifikacijos reakciją, ypač heterogeninėse reakcijos sistemose, jis gali žymiai padidinti maišymo (emulgavimo) efektą ir skatinti netiesioginę molekulinę kontaktinę reakciją, kad reakcija, kurią iš pradžių reikėjo atlikti aukštoje temperatūroje (aukštame slėgyje), galėtų būti baigta kambario temperatūroje (arba artimoje kambario temperatūrai) ir sutrumpėtų reakcijos laikas. Ultragarsinės bangos naudojamos ne tik transesterifikacijos procese, bet ir reakcijos mišinio atskyrimo procese. Misisipės valstijos universiteto (JAV) tyrėjai ultragarsinį apdorojimą panaudojo biodyzelino gamyboje. Biodyzelino išeiga viršijo 99 % per 5 minutes, o įprastinė periodinė reaktoriaus sistema užtruko daugiau nei 1 valandą.