¿Qué es la electroestricción?

Cuando se aplica un campo eléctrico a un aislante eléctrico , ese aislante puede deformarse o cambiar de forma de alguna manera. Esta propiedad del aislante eléctrico se llama electrostricción. Específicamente, la electroestricción es el acoplamiento entre tensión y campo eléctrico, o entre tensión y polarización; este acoplamiento tiene lugar solo cuando se aplica un campo eléctrico al material. Se pueden usar materiales electroestrictivos 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 muy rápidamente a los campos eléctricos, lo que hace que estos materiales sean adecuados para circuitos de control de alta velocidad.

Es necesario utilizar ecuaciones cuadráticas para calcular las fuerzas que actúan en la electrostricción.

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 cargas libres en los electrodos que se aplican al material electroestrictivo.

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Los materiales electroestrictivos son diferentes a los materiales magnéticos en que los materiales electroestrictivos no revertirán la dirección de la deformación si el campo eléctrico se invierte. A diferencia de la magnetoestricción, que es de naturaleza lineal, es necesario utilizar ecuaciones cuadráticas para calcular las fuerzas que actúan en la electrostricción. 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 suele estar hecho de materiales poliméricos electroestrictivos . Cada polímero exhibe electrostricción 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 puede ser un problema que un polímero con un 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 una mayor parte 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 se pueden utilizar en dispositivos mecánicos y electromecánicos que requieren tiempos de respuesta de circuito ultrarrápidos, como los instrumentos de precisión. Los materiales electroestrictivos se utilizan a menudo en aplicaciones mecánicas, como dispositivos de ajuste de microángulo, servoválvulas de presión de aceite y transductores piezoeléctricos sintonizables en campo .

 

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