Ce este electrostricția?

Când un câmp electric este aplicat unui izolator electric, acel izolator se poate deforma sau schimba forma într-un fel. Această proprietate a izolatorului electric se numește electrostricție. În mod specific, electrostricția este cuplarea dintre deformare și câmp electric, sau între deformare și polarizare; această cuplare are loc numai atunci când materialului i se aplică un câmp electric. Materialele electrostrictive pot fi folosite pentru a construi actuatoare, care pot fi utilizate în circuitele de control în care este necesară o cantitate mică de forță pentru a porni circuitul. Aceste materiale reacționează, de asemenea, la câmpurile electrice foarte rapid, ceea ce face ca aceste materiale să fie potrivite pentru circuitele de control de mare viteză.

Electrostricția are loc în anumite materiale care sunt slabe conductoare de curent electric. Atunci când o diferență de tensiune este aplicată materialelor electrostrictive, aceste materiale suferă o schimbare temporară de formă. Materialele care sunt electrostrictive își schimbă forma din cauza atracției electrostatice a sarcinilor libere pe electrozi care sunt aplicați materialului electrostrictiv.

Materialele electrostrictive sunt spre deosebire de materialele magnetice prin aceea că materialele electrostrictive nu vor inversa direcția deformării dacă câmpul electric este inversat. Spre deosebire de magnetostricția, care este de natură liniară, este necesar să se utilizeze ecuații pătratice pentru a calcula forțele care lucrează în electrostricție. Această proprietate neliniară a electrostricției permite materialelor electrostrictive să prezinte un răspuns reproductibil de deformare la câmpurile electrice fără pierderile de histerezis – și căldura reziduală rezultată – pe care le produc materialele magnetice.

Un actuator electrostrictiv este adesea realizat din materiale polimerice electrostrictive. Fiecare polimer prezintă electrostricție diferit. De exemplu, polimerii siliconici pot prezenta performanțe ridicate la deformare în comparație cu alți polimeri electrostrictivi.

Un polimer care are performanțe ridicate la deformare este mai potrivit pentru un mediu în care solicitarea mecanică ar putea fi o problemă decât un polimer cu performanță scăzută la deformare. Alți polimeri electrostrictivi, cum ar fi poliuretanul, sunt capabili să producă mai multă forță în aceleași condiții electrice decât alți polimeri. Un astfel de polimer permite ca mai multă energie electrică de intrare să fie convertită în lucru mecanic.

Materialele electrostrictive au o viteză mare de răspuns – adesea mai mică de 10 milisecunde – atunci când un câmp electric este aplicat materialului. Materialele electrostrictive cu răspuns rapid pot fi utilizate în dispozitive mecanice și electromecanice care necesită timpi de răspuns ultrarapidi a circuitelor, cum ar fi instrumentele de precizie. Materialele electrostrictive sunt adesea folosite în aplicații mecanice, cum ar fi dispozitivele de reglare a microunghiului, servovalvele de presiune a uleiului și traductoarele piezoelectrice reglabile în câmp.