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超声波化学的发展史

2019-07-17

       1986年4月8日-11日,首届国际超声波声化学学术讨论在英国Warwick大学召开,它标志这一门新的声学与化学相互交叉的学科——声化学(Sonochemistry)的诞生。英国《泰晤士报》就这一历史事件曾于同年4月14日载文写道:“一场新的工业革命就在眼前,它将塑料、洗涤剂、制药和农学化学的传统生产技术焕然一新,它的的优点就是安全(不要求现行化工生产中的高温高压条件)和廉价(只消耗很少的能量)。……这就是称作为生化学的新的科学分支。”

      1987年英国皇家化学学会成立了声化学学科组织;1988年英国20家公司成立了《声化学俱乐部》,从经济上支持声化学的研究发展;1990年夏,欧洲声化学学会(Europe Sonochemical Society)在法国宣告成立,并同时进行了首届欧洲声化学学术会议,其后又先后在意大利、葡萄牙等国相继召开了第二、三届欧洲声化学学术会议。

      与此同时,声化学在美国、日本、俄国、加拿大等过也竞相发展。

      近年来,有关声化学的研究工作广泛展开,研究论文的数量骤然剧增,为了适应与促进这一发展形势,国际声化学界创办的杂志《超声声化学》(Ultrasonics Sonochimistry)于1991年春问世。 所谓声化学主要是指利用超声波加速化学反应,提高化学产率的一门新兴的交叉学科。声化学反应不是来自声波与物质分子的直接相互作用,因为在液体中常用的声波波长为10cm-0.015cm(对应频率15kHz-10MHz),远远大于分子尺度。声化学反应主要是源于声空化——液体中空腔的形成、震荡、生长、收缩至奔溃,及其引发的物理、化学变化。液体声空化的过程是集中声场能量并迅速释放的过程。空化泡崩溃时,极短时间在空化泡周围的极小空间内,产生5000K以上的高温和大约5×10^7Pa的高压,温度变化率高达10^9K/s,并伴生强烈的冲击波和(或)时速达400km的射流,这就为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应,提供了一种新的非常特殊的物理环境,启开了新的化学反应通道。所以,有的文献上也称声化学为超声波化学或者高能化学。