Ultraschall hat sich aufgrund seiner Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Stoffaustausch, Wärmeübertragung und chemische Reaktionen zu einem weltweiten Forschungsschwerpunkt entwickelt. Mit der Entwicklung und Verbreitung von Ultraschallgeräten wurden in Europa und Amerika einige Fortschritte bei der Industrialisierung erzielt. Die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie in China hat sich zu einem neuen interdisziplinären Bereich entwickelt – der Sonochemie. Ihre Entwicklung wurde durch umfangreiche theoretische und praktische Arbeit beeinflusst.

Als Ultraschallwellen werden im Allgemeinen akustische Wellen mit einem Frequenzbereich von 20.000 bis 10 MHz bezeichnet. Ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Chemie beruhen hauptsächlich auf der Ultraschallkavitation. Bei starken Stoßwellen und Mikrostrahlen mit Geschwindigkeiten von über 100 m/s kann die hohe Gradientenscherung von Stoßwellen und Mikrostrahlen Hydroxylradikale in wässriger Lösung erzeugen. Die entsprechenden physikalischen und chemischen Effekte sind hauptsächlich mechanische Effekte (akustischer Stoß, Stoßwelle, Mikrostrahl usw.), thermische Effekte (lokal hohe Temperatur und hoher Druck, allgemeiner Temperaturanstieg), optische Effekte (Sonolumineszenz) und Aktivierungseffekte (in wässriger Lösung werden Hydroxylradikale erzeugt). Diese vier Effekte treten nicht isoliert auf, sondern interagieren und fördern sich gegenseitig, wodurch der Reaktionsprozess beschleunigt wird.

Aktuelle Forschungen zur Ultraschallanwendung haben gezeigt, dass Ultraschall biologische Zellen aktivieren und den Stoffwechsel fördern kann. Niedrigintensiver Ultraschall schädigt nicht die gesamte Zellstruktur, kann aber die Stoffwechselaktivität der Zelle steigern, die Durchlässigkeit und Selektivität der Zellmembran erhöhen und die biologische katalytische Aktivität von Enzymen fördern. Hochintensive Ultraschallwellen können Enzyme denaturieren, das Kolloid in der Zelle nach starken Schwingungen ausflocken und sedimentieren lassen und das Gel verflüssigen oder emulgieren, wodurch die Bakterien ihre biologische Aktivität verlieren. Darüber hinaus töten die durch Ultraschallkavitation verursachten plötzlichen hohen Temperaturen, Temperaturschwankungen, plötzlichen hohen Druck- und Druckschwankungen einige Bakterien in der Flüssigkeit ab, inaktivieren Viren und zerstören sogar die Zellwände einiger kleiner Algen. Ultraschall höherer Intensität kann die Zellwände zerstören und Substanzen aus der Zelle freisetzen. Diese biologischen Effekte lassen sich auch auf die Wirkung von Ultraschall auf das Ziel übertragen. Grund dafür ist die besondere Zellstruktur von Algen. Es gibt auch einen speziellen Mechanismus zur Unterdrückung und Entfernung von Algen mittels Ultraschall, d. h., der Airbag in der Algenzelle wird als Kavitationskern der Kavitationsblase verwendet, und der Airbag wird zerstört, wenn die Kavitationsblase zerstört wird, wodurch die Algenzelle die Fähigkeit verliert, das Schwimmen zu kontrollieren.