其實有些口罩是用超聲波做出來的
我們每天都可以聽到來自周圍的各種聲音，可當聲波的頻率超過20000赫茲（Hz）後我們再無法聽到，這種聲波被稱之爲超聲波。超聲波和我們日常聽見的聲音具有相同的本質屬性，區別在於頻率高低不同。超聲波傳播時具有方向性強、能量易於集中、傳播位移足夠大等優勢。而超聲波離我們的日常生活並不遙遠，我們日常用的有些口罩便是利用超生波製作而成。
既然我們聽不見超聲波，那是如何發現超聲波的呢？這就不得不說起這個小故事：一位名叫拉扎羅·斯帕拉捷的科學家發現蝙蝠在黑夜裏仍可以靈活地飛翔、捕食，於是對蝙蝠做了一系列實驗：矇住蝙蝠的眼睛、堵上蝙蝠的鼻子、在蝙蝠的身上塗抹油漆，但都未能影響蝙蝠的飛行能力。最後，當蝙蝠的耳朵被堵住時，蝙蝠再也無法瀟灑自如地飛行，變得四處磕磕碰碰，很快落在地上。斯帕拉捷這才明白，原來蝙蝠是靠聲音“觀察”環境，躲避障礙的。
通過繼續深入研究，人們發現蝙蝠可以通過喉嚨發出極高頻率的超聲波，超聲波沿着一條直線迅速傳播，遇到物體後就像手電筒的燈光照射到鏡子上一樣被反射回去。而它的耳朵可以接收到人耳無法接收到的超聲波信號。蝙蝠就是依靠這種人類無法聽到的超聲波在黑夜中暢行無阻。
自然界中不止蝙蝠，還有其他的超聲波高手。海豚就能夠利用它們呼吸孔下面的氣囊發出超聲波，魚羣反饋回的超聲波是捕食的信息，同類發出的超聲波可以用來交流，障礙物反饋回來的超聲波則可用於探測周圍環境信息。此外還有不少動物能夠發出超聲波或者聽到超聲波，例如大象、水母等。科學家模仿自然界中的超聲波現象，用超聲波裝備發出超聲波信號，當信號遇到傳播介質中的其他物體時，就會回來。接收記錄反饋回的超聲波的時間間隔、方位，便可測出目標的方位和距離，科學家們就是依據這個原理設計出了聲吶系統。
隨着科學技術的日新月異，超聲波技術距離人們的生活越來越近，使用範圍也越來越廣闊。在軍事領域，潛艇模仿海豚，通過潛艇上的聲吶系統發出的超聲波，探測水下作戰目標。超聲波在液體中衰減極小，在伸手不見五指的深海中也可實現遠距離監測，是迄今爲止最有效的深海探測方式。另外，超聲波還被應用於武器中，超聲波武器發射的高頻聲波可以在一定程度上引起強氣壓，並造成人體視物模糊，噁心等生理反應。而在科研領域有一種名叫非晶合金的新型材料。非晶合金在電阻焊接時易發生晶化、氧化。此時超聲波焊接就體現出了它傑出的優勢，傳統的電焊工藝需要依靠高溫熔化來實現兩個工件的結合，而使用超聲波進行焊接時，只要保持一定壓力，利用超聲波連續振動使被焊接的上下工件產生摩擦、形變從而使結合面處的溫度上升。這種技術實現了不熔化的固體焊接，有效地避免了電阻焊接過程中產生的飛濺和氧化現象。
在最新款的高端智能手機中，非晶合金被用作屏幕旋轉結構的鷹翼鉸鏈，由此可見該材料的特殊之處。科研人員最新發現，利用超聲波技術，可以實現非晶合金的室溫製造與成型，完全突破了其傳統制造與成型方法，引起了該領域科研人員的廣泛關注。
新冠病毒至今仍在全球肆虐，口罩是阻斷病毒傳播路徑必不可少的醫療用品，在各國成爲硬通貨。KN95口罩由5~6層無紡過濾布、鼻樑條、耳帶組成。
其中，超聲波焊接技術是KN95口罩自動化生產線核心組成部分。KN95口罩自動化生產線由無紡過濾布上料機構、鼻樑線超聲波焊接機構、耳帶超聲波焊接機構和口罩摺疊機構組成。以耳帶焊接機構爲例，它利用超聲波傳輸的高頻振動使口罩的耳帶與無紡過濾布表面相互摩擦，產生局部高溫，從而令無紡過濾布與耳帶熔合。超聲波停止之後，繼續保持一定時間的壓力，使連接處固化成型，這樣焊接後的強度可以接近原材料的強度。除此之外，KN95口罩上面的壓痕、封邊、鼻樑線的裝配都是通過超聲波焊接工藝來完成的，大家不妨拿一個口罩，摸摸銜接處，感受下超聲波焊接技術的實戰成果吧。
本文來自《知識就是力量》雜誌，原標題《超聲波的奧祕：無聲無形卻可探索世界》，作者楊劍 、馬將，有刪改，原創作品轉載請註明來源。