Что такое электрострикция?

Когда электрическое поле приложено к электрическому изолятору, этот изолятор может деформироваться или изменить свою форму каким-либо образом. Это свойство электрического изолятора называется электрострикцией. В частности, электрострикция представляет собой связь между напряжением и электрическим полем или между напряжением и поляризацией; эта связь происходит только тогда, когда к материалу приложено электрическое поле. Электрострикционные материалы могут быть использованы для создания исполнительных механизмов, которые могут использоваться в цепях управления, где для включения схемы требуется небольшое усилие. Эти материалы также очень быстро реагируют на электрические поля, что делает их пригодными для высокоскоростных цепей управления.

Электрострикция возникает в определенных материалах, которые являются плохими проводниками электрического тока. Когда к электрострикционным материалам применяется перепад напряжения, эти материалы временно изменяют свою форму. Материалы, которые являются электрострикционными, изменяют форму из-за электростатического притяжения свободных зарядов на электродах, которые наносятся на электрострикционный материал.

Электрострикционные материалы отличаются от магнитных материалов тем, что электрострикционные материалы не изменят направление деформации, если электрическое поле перевернуто. В отличие от магнитострикции, которая имеет линейный характер, необходимо использовать квадратные уравнения для расчета сил, действующих при электрострикции. Это нелинейное свойство электрострикции позволяет электрострикционным материалам демонстрировать воспроизводимую деформационную реакцию на электрические поля без потерь на гистерезис и, как следствие, отработанное тепло, которое производят магнитные материалы.

Электрострикционный привод часто изготавливается из электрострикционных полимерных материалов. Каждый полимер проявляет электрострикцию по-своему. Например, силиконовые полимеры могут демонстрировать высокие характеристики деформации по сравнению с другими электрострикционными полимерами.

Полимер с высокими характеристиками деформации лучше подходит для условий, в которых механическая деформация может быть проблемой, чем полимер с низким коэффициентом деформации. Другие электрострикционные полимеры, такие как полиуретан, способны создавать большее усилие при тех же электрических условиях, что и другие полимеры. Такой полимер позволяет преобразовывать большую часть подводимой электрической энергии в механическую работу.

Электрострикционные материалы имеют высокую скорость отклика - часто менее 10 миллисекунд - когда к материалу прикладывается электрическое поле. Быстродействующие электрострикционные материалы могут использоваться в механических и электромеханических устройствах, которые требуют сверхбыстрого времени срабатывания цепи, таких как точные инструменты. Электрострикционные материалы часто используются в механических применениях, таких как устройства для регулировки микроугольников, сервоклапаны давления масла и настраиваемые пьезоэлектрические преобразователи.