Lorsqu’un champ électrique est appliqué à un isolant électrique, cet isolant peut se déformer ou changer de forme d’une manière ou d’une autre. Cette propriété de l’isolant électrique est appelée électrostriction. Plus précisément, l’électrostriction est le couplage entre la contrainte et le champ électrique, ou entre la contrainte et la polarisation ; ce couplage n’a lieu que lorsqu’un champ électrique est appliqué au matériau. Des matériaux électrostrictifs peuvent être utilisés pour construire des actionneurs, qui peuvent être utilisés dans des circuits de commande où une petite force est nécessaire pour allumer le circuit. Ces matériaux réagissent également très rapidement aux champs électriques, ce qui les rend adaptés aux circuits de commande à grande vitesse.
L’électrostriction se produit dans certains matériaux qui sont de mauvais conducteurs de courant électrique. Lorsqu’un différentiel de tension est appliqué aux matériaux électrostrictifs, ces matériaux subissent un changement de forme temporaire. Les matériaux qui sont électrostrictifs changent de forme en raison de l’attraction électrostatique de charges libres sur les électrodes qui sont appliquées au matériau électrostrictif.
Les matériaux électrostrictifs sont différents des matériaux magnétiques en ce sens que les matériaux électrostrictifs n’inverseront pas le sens de la déformation si le champ électrique est inversé. Contrairement à la magnétostriction, qui est de nature linéaire, il est nécessaire d’utiliser des équations quadratiques pour calculer les forces à l’œuvre dans l’électrostriction. Cette propriété non linéaire d’électrostriction permet aux matériaux électrostrictifs de présenter une réponse de contrainte reproductible aux champs électriques sans les pertes par hystérésis – et la chaleur résiduelle résultante – que les matériaux magnétiques produisent.
Un actionneur électrostrictif est souvent constitué de matériaux polymères électrostrictifs. Chaque polymère présente une électrostriction différemment. Par exemple, les polymères de silicone peuvent présenter des performances de déformation élevées par rapport à d’autres polymères électrostrictifs.
Un polymère qui a des performances de déformation élevées est mieux adapté à un environnement dans lequel la déformation mécanique peut être un problème qu’un polymère avec des performances de déformation faibles. D’autres polymères électrostrictifs, tels que le polyuréthane, sont capables de produire plus de force dans les mêmes conditions électriques que les autres polymères. Un tel polymère permet à une plus grande partie de l’énergie électrique d’entrée d’être convertie en travail mécanique.
Les matériaux électrostrictifs ont une vitesse de réponse élevée – souvent inférieure à 10 millisecondes – lorsqu’un champ électrique est appliqué au matériau. Les matériaux électrostrictifs à réponse rapide peuvent être utilisés dans des dispositifs mécaniques et électromécaniques qui nécessitent des temps de réponse de circuit ultrarapides, tels que des instruments de précision. Les matériaux électrostrictifs sont souvent utilisés dans les applications mécaniques telles que les dispositifs de réglage de microangle, les servovalves de pression d’huile et les transducteurs piézoélectriques accordables sur le terrain.