Qu'est-ce que l'électrostriction?
Lorsqu'un champ électrique est appliqué à un isolateur électrique, celui-ci peut se déformer ou changer de forme. Cette propriété de l'isolant électrique est appelée électrostriction. Plus précisément, l’électrostriction est le couplage entre contrainte et champ électrique, ou entre contrainte et polarisation; ce couplage n'a lieu que lorsqu'un champ électrique est appliqué au matériau. Des matériaux électrostrictifs peuvent être utilisés pour construire des actionneurs, qui peuvent être utilisés dans des circuits de commande où une faible force est requise pour allumer le circuit. Ces matériaux réagissent également très rapidement aux champs électriques, ce qui les rend adaptés aux circuits de commande à grande vitesse.
L'électrostriction se produit dans certains matériaux peu conducteurs du courant électrique. Lorsqu'un différentiel de tension est appliqué à des matériaux électrostrictifs, ceux-ci subissent un changement de forme temporaire. Les matériaux électrostrictifs changent de forme en raison de l'attraction électrostatique de charges libres sur les électrodes appliquées au matériau électrostrictif.
Les matériaux électrostrictifs sont différents des matériaux magnétiques en ce sens que les matériaux électrostrictifs n'inversent pas le sens de la déformation si le champ électrique est inversé. Contrairement à la magnétostriction, de nature linéaire, il est nécessaire d’utiliser des équations quadratiques pour calculer les forces à l’œuvre en électrostriction. Cette propriété non linéaire de l'électrostriction permet aux matériaux électrostrictifs de présenter une réponse de contrainte reproductible aux champs électriques sans les pertes dues à l'hystérésis - et à la chaleur perdue résultante - générées par les matériaux magnétiques.
Un actionneur électrostrictif est souvent constitué de matériaux polymères électrostrictifs. Chaque polymère présente une électrostriction différente. Par exemple, les polymères de silicone peuvent présenter des performances de déformation élevées par rapport à d'autres polymères électrostrictifs.
Un polymère ayant une performance de déformation élevée est mieux adapté à un environnement dans lequel la déformation mécanique pourrait être un problème qu'un polymère avec une performance de déformation réduite. D'autres polymères électrostrictifs - tels que le polyuréthane - sont capables de produire plus de force dans les mêmes conditions électriques que d'autres polymères. Un tel polymère permet de convertir une plus grande partie de l'énergie électrique d'entrée en travail mécanique.
Les matériaux électrostrictifs ont une vitesse de réponse élevée - souvent inférieure à 10 millisecondes - lorsqu'un champ électrique est appliqué sur le matériau. Les matériaux électrostrictifs à réponse rapide peuvent être utilisés dans les dispositifs mécaniques et électromécaniques nécessitant des temps de réponse ultra-rapides, tels que les instruments de précision. Les matériaux électrostrictifs sont souvent utilisés dans des applications mécaniques telles que les dispositifs de réglage de microangles, les servovalves de pression d'huile et les transducteurs piézoélectriques accordables sur le terrain.