Quando una bolla di cavitazione collassa, il liquido circostante si precipita a riempire il vuoto. Questo rapido collasso può generare una potente onda d'urto che può propagarsi attraverso il liquido. Se c'è una superficie solida vicino alla bolla, l'onda d'urto può interagire con la superficie e produrre materiale espulso, ovvero piccole particelle che vengono espulse dalla superficie.
La visione tradizionale è che la produzione dei materiali espulsi sia causata dall'interazione tra una singola onda d'urto e la superficie solida. Tuttavia, il nuovo studio mostra che il materiale espulso può essere prodotto anche dall’interazione di più onde d’urto.
"Questa è la prima volta che viene osservata la produzione di materiale espulso da shock multipli", ha affermato il dottor Christopher Ohl, uno degli autori dello studio. "Questa scoperta mette alla prova l'attuale comprensione della produzione dei materiali espulsi e potrebbe avere implicazioni per un'ampia gamma di applicazioni."
Il gruppo di ricerca ha utilizzato una telecamera ad alta velocità per registrare il collasso delle bolle di cavitazione vicino a una superficie solida. Le immagini hanno mostrato che il collasso della bolla ha generato molteplici onde d'urto che hanno interagito con la superficie per produrre materiale espulso.
"La formazione di molteplici onde d'urto è il risultato dell'elevata pressione e temperatura all'interno della bolla che collassa", ha affermato il dottor Ohl. "Queste condizioni provocano la vaporizzazione del liquido, che a sua volta genera ulteriori onde d'urto."
La nuova scoperta ha implicazioni per un’ampia gamma di applicazioni che utilizzano bolle di cavitazione, tra cui la pulizia subacquea, l’imaging medico e la produzione di energia. Ad esempio, nella pulizia subacquea, il collasso delle bolle di cavitazione può essere utilizzato per rimuovere sporco e detriti dalle superfici. La nuova comprensione della produzione dei rifiuti potrebbe portare allo sviluppo di sistemi di pulizia subacquea più efficienti ed efficaci.
Nell'imaging medico, le bolle di cavitazione vengono utilizzate per generare onde ultrasoniche che possono essere utilizzate per acquisire immagini dell'interno del corpo. La nuova comprensione della produzione dei materiali espulsi potrebbe portare allo sviluppo di nuove tecniche di imaging più sensibili e con una risoluzione più elevata.
Nella produzione di energia, le bolle di cavitazione vengono utilizzate per creare un ambiente ad alta pressione che può essere utilizzato per convertire l'energia meccanica in energia elettrica. La nuova comprensione della produzione degli espulsi potrebbe portare allo sviluppo di sistemi di produzione di energia più efficienti e potenti.
"La scoperta della produzione di materiale espulso da shock multipli rappresenta un progresso significativo nella nostra comprensione della fisica delle bolle di cavitazione", ha affermato il Dr. Ohl. "Questa scoperta potrebbe avere implicazioni per una vasta gamma di applicazioni che utilizzano bolle di cavitazione."
