Wat is elektrostrictie?
Wanneer een elektrisch veld op een elektrische isolator wordt toegepast, kan die isolator op de een of andere manier vervormen of van vorm veranderen. Deze eigenschap van de elektrische isolator wordt elektrostrictie genoemd. In het bijzonder is elektrostrictie de koppeling tussen spanning en elektrisch veld, of tussen spanning en polarisatie; deze koppeling vindt alleen plaats wanneer een elektrisch veld op het materiaal wordt aangebracht. Elektrostrictieve materialen kunnen worden gebruikt om actuatoren te construeren, die kunnen worden gebruikt in stuurcircuits waar een kleine hoeveelheid kracht nodig is om het circuit in te schakelen. Deze materialen reageren ook zeer snel op elektrische velden, waardoor deze materialen geschikt zijn voor hogesnelheidsbesturingscircuits.
Elektrostrictie treedt op in bepaalde materialen die slechte elektrische geleiders zijn. Wanneer een spanningsverschil wordt toegepast op elektrostrictieve materialen, ondergaan deze materialen een tijdelijke vormverandering. Materialen die elektrostrictief zijn, veranderen van vorm vanwege de elektrostatische aantrekking van vrije ladingen op de elektroden die op het elektrostrictieve materiaal worden aangebracht.
Elektrostrictieve materialen zijn anders dan magnetische materialen, omdat elektrostrictieve materialen de richting van de vervorming niet omkeren als het elektrische veld wordt omgekeerd. In tegenstelling tot magnetostrictie, die lineair van aard is, is het noodzakelijk om kwadratische vergelijkingen te gebruiken om de krachten te berekenen die werken bij elektrostrictie. Deze niet-lineaire eigenschap van elektrostrictie stelt de elektrostrictieve materialen in staat om een reproduceerbare spanningsrespons op elektrische velden te vertonen zonder de verliezen aan hysterese - en de resulterende afvalwarmte - die magnetische materialen produceren.
Een elektrostrictieve actuator is vaak gemaakt van electrostrictieve polymeermaterialen. Elk polymeer vertoont elektrostrictie anders. Siliconenpolymeren kunnen bijvoorbeeld hoge trekprestaties vertonen in vergelijking met andere elektrostrictieve polymeren.
Een polymeer met hoge rekprestaties is beter geschikt voor een omgeving waarin mechanische spanning een probleem kan zijn dan een polymeer met lage rekprestaties. Andere elektrostrictieve polymeren - zoals polyurethaan - kunnen onder dezelfde elektrische omstandigheden meer kracht produceren dan andere polymeren. Met een dergelijk polymeer kan meer van de ingevoerde elektrische energie worden omgezet in mechanisch werk.
Elektrostrictieve materialen hebben een hoge reactiesnelheid - vaak minder dan 10 milliseconden - wanneer een elektrisch veld op het materiaal wordt aangebracht. Snel reagerende elektrostrictieve materialen kunnen worden gebruikt in mechanische en elektromechanische apparaten die ultrasnelle reactietijden vereisen, zoals precisie-instrumenten. Elektrostrictieve materialen worden vaak gebruikt in mechanische toepassingen zoals microhoekafstellingsapparatuur, oliedrukservovalven en in het veld instelbare piëzo-elektrische transducers.