生化学における超音波の初期の応用は、細胞壁を超音波で破壊し、その内容物を放出することであった。その後の研究では、低強度超音波が生化学反応プロセスを促進できることが示された。例えば、液体栄養基剤に超音波を照射すると、藻類細胞の成長速度が上昇し、細胞が産生するタンパク質の量が3倍に増加する。

キャビテーション気泡の崩壊エネルギー密度と比較すると、超音波音場のエネルギー密度は数兆倍にも拡大し、膨大なエネルギー集中をもたらします。キャビテーション気泡が生み出す高温高圧による音響化学現象と音響発光は、音響化学におけるエネルギーと物質の交換の特異な形態です。そのため、超音波は化学抽出、バイオディーゼル生産、有機合成、微生物処理、有毒有機汚染物質の分解、化学反応速度と収率、触媒の触媒効率、生分解処理、超音波スケール防止と除去、生物細胞の粉砕、分散と凝集、音響化学反応などにおいてますます重要な役割を果たしています。

1. 超音波による化学反応の促進。

超音波による化学反応促進。主な駆動力は超音波キャビテーションです。キャビテーション気泡核の崩壊により、局所的な高温・高圧、強力な衝撃、そしてマイクロジェットが発生し、通常の条件下では困難あるいは不可能な化学反応を促進するための、新たな特殊な物理化学環境を提供します。

2.超音波触媒反応。

超音波触媒反応は新たな研究分野としてますます注目を集めています。超音波が触媒反応に及ぼす主な影響は以下のとおりです。

（１）高温・高圧は反応物をフリーラジカルと二価炭素に分解し、より活性な反応種を形成する。

（２）衝撃波やマイクロジェットは固体表面（触媒など）に対して脱着・洗浄効果があり、表面の反応生成物や中間体、触媒表面の不動態層を除去することができます。

（３）衝撃波が反応物の構造を破壊する可能性がある

（４）分散反応物システム；

（５）超音波キャビテーションにより金属表面が侵食され、その衝撃波により金属格子が変形し、内部歪み領域が形成され、金属の化学反応活性が向上します。

6) 溶媒が固体に浸透して、いわゆる包接反応を起こすようにする。

（7）触媒の分散性を向上させるために、触媒の製造において超音波がよく用いられる。超音波照射は触媒の表面積を増加させ、活性成分をより均一に分散させ、触媒活性を高めることができる。

3. 超音波高分子化学

超音波を応用した高分子化学は、広く注目を集めています。超音波処理は高分子、特に高分子量ポリマーを分解することができます。セルロース、ゼラチン、ゴム、タンパク質などは超音波処理によって分解できます。現在、超音波による分解メカニズムは、キャビテーション気泡の破裂時に発生する力と高圧の影響によるものであり、分解の他の部分は熱の影響によるものであると一般的に考えられています。また、特定の条件下では、強力な超音波によって重合を開始することもできます。強力な超音波照射は、ポリビニルアルコールとアクリロニトリルの共重合を開始させてブロック共重合体を調製したり、ポリ酢酸ビニルとポリエチレンオキシドの共重合を開始させてグラフト共重合体を形成したりできます。

4. 超音波場を活用した新しい化学反応技術

新たな化学反応技術と超音波場の強化を組み合わせることは、超音波化学分野におけるもう一つの潜在的な発展方向です。例えば、超臨界流体を媒体として用い、超音波場を用いて触媒反応を強化します。例えば、超臨界流体は液体に近い密度と気体に近い粘度および拡散係数を有するため、溶解性は液体と同等、物質移動能は気体と同等です。不均一触媒の不活性化は、超臨界流体の優れた溶解性と拡散性を利用することで改善できますが、超音波場を用いて不均一触媒の不活性化を強化できれば、間違いなくその効果は絶大です。超音波キャビテーションによって発生する衝撃波とマイクロジェットは、超臨界流体中の触媒不活性化につながる物質の溶解性を大幅に向上させ、脱着・洗浄の役割を果たして触媒を長期間活性に保つだけでなく、攪拌の役割も果たし、反応系を分散させ、超臨界流体化学反応の物質移動速度をより高いレベルに引き上げます。さらに、超音波キャビテーションによって形成される局所的な高温高圧は、反応物のフリーラジカルへの分解を促進し、反応速度を大幅に加速します。現在、超臨界流体の化学反応に関する研究は数多く行われていますが、超音波場による反応促進に関する研究はほとんどありません。

5. バイオディーゼル生産における高出力超音波の応用

バイオディーゼル製造の鍵は、脂肪酸グリセリドとメタノールなどの低炭素アルコールとの触媒エステル交換反応です。超音波は明らかにエステル交換反応を強化し、特に不均一反応システムの場合、混合（乳化）効果を大幅に高め、間接的な分子接触反応を促進するため、本来高温（高圧）条件下で行う必要のある反応を室温（または室温に近い温度）で完了させることができ、反応時間を短縮できます。超音波はエステル交換プロセスだけでなく、反応混合物の分離にも使用されます。米国ミシシッピ州立大学の研究者は、バイオディーゼルの製造に超音波処理を採用しました。従来のバッチ式反応器システムでは1時間以上かかっていたバイオディーゼルの収率は、5分以内に99％を超えました。