Co to jest elektrostrykcja?
Gdy do izolatora elektrycznego przyłożone zostanie pole elektryczne, izolator ten może się w jakiś sposób odkształcić lub zmienić kształt. Ta właściwość izolatora elektrycznego nazywa się elektrostrykcją. W szczególności elektrostrykcja jest sprzężeniem między odkształceniem a polem elektrycznym lub między odkształceniem a polaryzacją; to sprzężenie ma miejsce tylko wtedy, gdy do materiału zostanie przyłożone pole elektryczne. Do budowy siłowników można zastosować materiały elektrostatyczne, które można zastosować w obwodach sterowania, w których do włączenia obwodu wymagana jest niewielka siła. Materiały te reagują również bardzo szybko na pola elektryczne, dzięki czemu materiały te nadają się do szybkich obwodów sterowania.
Elektrostrykcja występuje w niektórych materiałach, które są słabymi przewodnikami prądu elektrycznego. Gdy do materiałów elektrostrykcyjnych zastosowana zostanie różnica napięcia, materiały te ulegają tymczasowej zmianie kształtu. Materiały, które mają właściwości elektrostatyczne zmieniają kształt z powodu przyciągania elektrostatycznego wolnych ładunków na elektrodach, które są przykładane do materiału elektrostatycznego.
Materiały elektrostatyczne są inne niż materiały magnetyczne, ponieważ materiały elektrostatyczne nie odwrócą kierunku deformacji, jeśli pole elektryczne zostanie odwrócone. W przeciwieństwie do magnetostrykcji, która ma charakter liniowy, konieczne jest zastosowanie równań kwadratowych do obliczenia sił działających w elektrostrykcji. Ta nieliniowa właściwość elektrostrykcji pozwala materiałom elektrostatycznym wykazywać odtwarzalną reakcję odkształceń na pola elektryczne bez strat na histerezę - i wynikające z tego ciepło odpadowe - wytwarzane przez materiały magnetyczne.
Siłownik elektrostatyczny jest często wykonany z elektrostatycznych materiałów polimerowych. Każdy polimer wykazuje elektrostrykcję inaczej. Na przykład polimery silikonowe mogą wykazywać wysoką wytrzymałość na odkształcenie w porównaniu z innymi polimerami elektrostatycznymi.
Polimer o wysokiej wytrzymałości na odkształcenie jest lepiej dostosowany do środowiska, w którym naprężenie mechaniczne może stanowić problem, niż polimer o niskiej wytrzymałości na odkształcenie. Inne polimery elektrostatyczne - takie jak poliuretan - są zdolne do wytworzenia większej siły w tych samych warunkach elektrycznych niż inne polimery. Taki polimer pozwala na przekształcenie większej ilości wejściowej energii elektrycznej w pracę mechaniczną.
Materiały elektrostatyczne mają wysoką szybkość reakcji - często mniejszą niż 10 milisekund - gdy na materiał przyłożone jest pole elektryczne. Szybko reagujące materiały elektrostatyczne mogą być stosowane w urządzeniach mechanicznych i elektromechanicznych wymagających bardzo szybkiego czasu reakcji obwodu, takich jak precyzyjne przyrządy. Materiały elektrostatyczne są często stosowane w zastosowaniach mechanicznych, takich jak urządzenia do regulacji mikrokąta, serwozawory ciśnienia oleju i przestrajalne w terenie przetworniki piezoelektryczne.