O que é eletroestrição?
Quando um campo elétrico é aplicado a um isolador elétrico, esse isolador pode se deformar ou mudar de forma de alguma maneira. Essa propriedade do isolador elétrico é chamada de eletrostrição. Especificamente, a eletrostrição é o acoplamento entre tensão e campo elétrico, ou entre tensão e polarização; esse acoplamento ocorre apenas quando um campo elétrico é aplicado ao material. Materiais eletroestrictivos podem ser usados para construir atuadores, que podem ser usados em circuitos de controle em que é necessária uma pequena quantidade de força para ligar o circuito. Esses materiais também reagem aos campos elétricos muito rapidamente, o que os torna adequados para circuitos de controle de alta velocidade.
A eletrostrição ocorre em certos materiais que são maus condutores de corrente elétrica. Quando um diferencial de tensão é aplicado a materiais eletrostrictivos, esses materiais sofrem uma mudança temporária na forma. Os materiais que são eletrostrictivos mudam de forma devido à atração eletrostática de cargas livres nos eletrodos que são aplicados ao material eletrostritivo.
Os materiais eletrostrictivos são diferentes dos materiais magnéticos, pois os materiais eletrostrictivos não reverterão a direção da deformação se o campo elétrico for revertido. Ao contrário da magnetostrição, que é linear por natureza, é necessário usar equações quadráticas para calcular as forças em ação na eletroestrição. Essa propriedade não linear da eletroestrição permite que os materiais eletroestrictivos exibam uma resposta reprodutível à deformação nos campos elétricos, sem as perdas por histerese - e o calor residual resultante - que os materiais magnéticos produzem.
Um atuador eletroestritivo é geralmente feito de materiais poliméricos eletroestritivos. Cada polímero exibe eletrostrição de maneira diferente. Por exemplo, polímeros de silicone podem exibir alto desempenho de deformação quando comparados com outros polímeros eletroestrictivos.
Um polímero com alto desempenho de deformação é mais adequado para um ambiente em que a deformação mecânica pode ser um problema do que um polímero com baixo desempenho de deformação. Outros polímeros eletrostrictivos - como o poliuretano - são capazes de produzir mais força nas mesmas condições elétricas do que outros polímeros. Esse polímero permite que mais energia elétrica seja convertida em trabalho mecânico.
Os materiais eletroestrictivos têm uma alta velocidade de resposta - geralmente menos de 10 milissegundos - quando um campo elétrico é aplicado ao material. Os materiais eletroestritivos de resposta rápida podem ser usados em dispositivos mecânicos e eletromecânicos que exigem tempos de resposta de circuito ultra-rápidos, como instrumentos de precisão. Os materiais eletroestrictivos são frequentemente usados em aplicações mecânicas, como dispositivos de ajuste de micro-ângulos, servoválvulas de pressão de óleo e transdutores piezoelétricos ajustáveis em campo.