Kas yra elektrostrikcija?

Kai elektros izoliatorius veikia elektrinį lauką, izoliatorius gali deformuotis arba tam tikru būdu pakeisti formą. Ši elektros izoliatoriaus savybė vadinama elektrostrikcija. Konkrečiai, elektrostrikcija yra jungtis tarp deformacijos ir elektrinio lauko arba tarp deformacijos ir poliarizacijos; šis sujungimas vyksta tik tada, kai medžiaga veikia elektrinį lauką. Elektrostrikcinės medžiagos gali būti naudojamos konstruojant pavaras, kurios gali būti naudojamos valdymo grandinėse, kur grandinei įjungti reikia nedidelės jėgos. Šios medžiagos taip pat labai greitai reaguoja į elektrinius laukus, todėl šios medžiagos tinka didelės spartos valdymo grandinėms.

Tam tikrose medžiagose, kurios yra prastai laidios elektros srovei, atsiranda elektrostrikcija. Kai elektrostrikcinėms medžiagoms taikomas įtampos skirtumas, šių medžiagų forma laikinai pasikeičia. Medžiagos, kurios yra elektrostrikcinės, keičia formą dėl elektrostatinio laisvųjų krūvių pritraukimo ant elektrodų, kurie yra taikomi elektrostrikcinei medžiagai.

Elektrostrikcinės medžiagos skiriasi nuo magnetinių medžiagų, nes elektrostrikcinės medžiagos nepakeis deformacijos krypties, jei elektrinis laukas yra atvirkštinis. Skirtingai nuo magnetostrikcijos, kuri savo prigimtimi yra tiesinė, elektrostrikcijoje veikiančioms jėgoms apskaičiuoti reikia naudoti kvadratines lygtis. Ši netiesinė elektrostrikcijos savybė leidžia elektrostrikcinėms medžiagoms parodyti atkuriamą deformacijos reakciją į elektrinius laukus, neprarandant histerezės ir dėl to atsirandančios šilumos, kurią sukuria magnetinės medžiagos.

Elektrostrikcinė pavara dažnai gaminama iš elektrostrikcinių polimerinių medžiagų. Kiekvienas polimeras turi skirtingą elektrostrikciją. Pavyzdžiui, silikono polimerai gali turėti didelį atsparumą deformacijai, palyginti su kitais elektrostrikciniais polimerais.

Polimeras, pasižymintis dideliu tempimo veiksmingumu, geriau tinka aplinkai, kurioje mechaninis įtempimas gali kelti problemų, nei polimeras, pasižymintis mažu tempimo efektyvumu. Kiti elektrostrikciniai polimerai, tokie kaip poliuretanas, tomis pačiomis elektros sąlygomis gali sukurti daugiau jėgos nei kiti polimerai. Toks polimeras leidžia daugiau įvesties elektros energijos paversti mechaniniu darbu.

Elektrostrikcinės medžiagos turi didelį atsako greitį – dažnai mažiau nei 10 milisekundžių – kai medžiaga veikia elektrinį lauką. Greito reagavimo elektrostrikcinės medžiagos gali būti naudojamos mechaniniuose ir elektromechaniniuose įrenginiuose, kuriems reikalingas itin greitas grandinės atsako laikas, pavyzdžiui, tiksliuose prietaisuose. Elektrostrikcinės medžiagos dažnai naudojamos mechaniniuose įrenginiuose, tokiuose kaip mikrokampio reguliavimo įtaisai, alyvos slėgio valdymo vožtuvai ir lauko derinimo pjezoelektriniai keitikliai.