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超声波分散机主要基于空化作用。在作用于液体时可产生大量小气泡。液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。同时强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生冲激波，达到分散搅拌目的。
主要应用于带液体固体的粉碎、乳化 、脱气、除尘、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等方面。在矿物纳米化、制药分散萃取、化妆品微细化和酒类醇化方面尤为突出。
