Actuatorul piezoelectric este o formă de sistem electro-mecanic de microcontrol. Se bazează pe efectul piezoelectric cu unele cristale, astfel încât, atunci când un câmp electric este aplicat cristalului, creează stres mecanic în rețeaua sa structurală care poate fi tradusă în mișcare la scară micrometrică sau nanometrică. Tipurile de actuatoare pot varia de la sisteme industriale grele care sunt alimentate de forță pneumatică sau hidraulică până la dispozitive de acționare piezoelectrice mici, care au o gamă de mișcare foarte limitată, dar controlată cu precizie. Un actuator piezoelectric tipic va genera mișcare longitudinală atunci când forța electrică este aplicată unității unui arbore sau altei legături mecanice cu un interval de deplasare de aproximativ 4 până la 17 microni (0.0002 până la 0.0007 inchi). Acest tip de sistem de acţionare este deseori încorporat într-un extensometru cunoscut şi sub denumirea de extenzometru, care este folosit pentru a măsura niveluri foarte fine de contracţie şi expansiune în materiale şi suprafeţe.
Există trei tipuri generale de modele de actuatoare piezoelectrice sau scheme de mișcare care determină gama unică de părți ale actuatorului piezoelectric care alcătuiesc mișcarea mecanică a dispozitivului. Acestea sunt actuatoare cilindrice, bimorfe și unimorfe sau multistrat și fiecare are, de asemenea, o desemnare a modului care depinde de tipul de coeficient piezoelectric pentru solicitarea mecanică care este indusă. Un actuator multistrat cu 33 de moduri este proiectat pentru a genera mișcare de-a lungul traseului câmpului electric aplicat, în timp ce un actuator cilindric cu 31 de moduri prezintă mișcare perpendiculară pe forța electrică. Un actuator cu 15 moduri utilizează forța de forfecare în cristal pentru forța diagonală, dar nu sunt la fel de obișnuite ca alte tipuri de actuatoare piezoelectrice, deoarece deformarea de forfecare este o reacție cristalină mai complexă, care este dificil de controlat și pentru care să producă sisteme.
Scopul pentru care este utilizat un actuator piezoelectric se bazează de obicei pe faptul că poate avea un răspuns mecanic la forța electrică într-o fracțiune de secundă, precum și să nu genereze interferențe electromagnetice semnificative în funcționarea sa. Aceasta include utilizarea comună a componentelor laserelor reglabile și a diverșilor senzori optici adaptivi, precum și controlul la micronivel al supapelor în care debitul de combustibil este critic pentru cantitatea de forță generată, cum ar fi sistemele de injecție de combustibil și comenzile avionice. Actuatorul piezoelectric are, de asemenea, numeroase utilizări în domeniul medicinei unde este încorporat în micropompe pentru proceduri precum dializă și dozatoare automate de medicamente sau dozatoare de picături. Arene de cercetare depind, de asemenea, de actuatorul piezoelectric, cum ar fi acolo unde este o componentă esențială a microscopului de forță atomică (AFM) în domeniul nanotehnologiei.
Alte domenii avansate de cercetare care utilizează actuatorul piezoelectric includ prelucrarea de precizie, controalele astronomice pentru telescoape, cercetarea în biotehnologie, precum și ingineria semiconductorilor și fabricarea de circuite integrate. Unele dintre aceste câmpuri necesită un actuator piezoelectric care poate controla intervale de mișcare până la nivelul de 2 microni (0.0001 inchi) într-o perioadă de timp mai mică de 0.001 secunde. Actuatorul piezoelectric este un dispozitiv optim și pentru astfel de aplicații, deoarece are câteva caracteristici unice, inclusiv un consum foarte scăzut de energie, nu generează câmpuri magnetice și poate funcționa la temperaturi criogenice. Cu toate acestea, probabil cea mai mare caracteristică utilă a dispozitivului este că este un dispozitiv cu stare solidă care nu necesită angrenaje sau rulmenți, astfel încât să poată fi operat în mod repetat de până la miliarde de ori fără a prezenta dovezi de degradare a performanței.