¿Qué es la electroestricción?
Cuando se aplica un campo eléctrico a un aislante eléctrico, ese aislador podría deformarse o cambiar de forma de alguna manera. Esta propiedad del aislante eléctrico se llama electroestricción. Específicamente, la electroestricción es el acoplamiento entre deformación y campo eléctrico, o entre deformación y polarización; Este acoplamiento tiene lugar solo cuando se aplica un campo eléctrico al material. Los materiales electroestrictivos se pueden usar para construir actuadores, que se pueden usar en circuitos de control donde se requiere una pequeña cantidad de fuerza para encender el circuito. Estos materiales también reaccionan a los campos eléctricos muy rápidamente, lo que los hace adecuados para circuitos de control de alta velocidad.
La electroestricción ocurre en ciertos materiales que son malos conductores de corriente eléctrica. Cuando se aplica un diferencial de voltaje a materiales electroestrictivos, estos materiales experimentan un cambio temporal de forma. Los materiales que son electroestrictivos cambian de forma debido a la atracción electrostática de las cargas libres en los electrodos que se aplican al material electroestrictivo.
Los materiales electroestrictivos son diferentes a los materiales magnéticos en que los materiales electroestrictivos no invertirán la dirección de la deformación si se invierte el campo eléctrico. A diferencia de la magnetostricción, que es de naturaleza lineal, es necesario usar ecuaciones cuadráticas para calcular las fuerzas que funcionan en la electroestricción. Esta propiedad no lineal de la electroestricción permite que los materiales electroestrictivos exhiban una respuesta de deformación reproducible a los campos eléctricos sin las pérdidas por histéresis y el calor residual resultante que producen los materiales magnéticos.
Un actuador electroestrictivo a menudo está hecho de materiales poliméricos electroestrictivos. Cada polímero exhibe la electroestricción de manera diferente. Por ejemplo, los polímeros de silicona pueden exhibir un alto rendimiento de deformación en comparación con otros polímeros electroestrictivos.
Un polímero que tiene un alto rendimiento de deformación se adapta mejor a un entorno en el que la deformación mecánica podría ser un problema que un polímero con bajo rendimiento de deformación. Otros polímeros electroestrictivos, como el poliuretano, son capaces de producir más fuerza en las mismas condiciones eléctricas que otros polímeros. Tal polímero permite que más de la energía eléctrica de entrada se convierta en trabajo mecánico.
Los materiales electroestrictivos tienen una alta velocidad de respuesta, a menudo menos de 10 milisegundos, cuando se aplica un campo eléctrico al material. Los materiales electroestrictivos de respuesta rápida pueden usarse en dispositivos mecánicos y electromecánicos que requieren tiempos de respuesta de circuito ultrarrápidos, como instrumentos de precisión. Los materiales electroestrictivos se utilizan a menudo en aplicaciones mecánicas, como dispositivos de ajuste de microgránulos, servoválvulas de presión de aceite y transductores piezoeléctricos ajustables en campo.