Électrostriction

Électrostriction

L'électrostriction est une propriété de tout matériau non-conducteur, ou diélectrique, qui consiste en une modification de sa forme sous l'effet d'un champ électrique appliqué. Elle est l'équivalent électrique de la magnétostriction.

Sommaire

Description

L'électrostriction est une propriété de tous les diélectriques due à la présence de domaines électriques répartis aléatoirement à l'intérieur du matériau. Lorsqu'un champ électrique est appliqué chaque domaine se polarise suivant l'axe du champ. Les côtés opposés des domaines se chargent de façon opposée et s'attirent mutuellement, provoquant une réduction de leur dimension dans la direction du champ électrique (et conjointement un allongement de leurs dimensions perpendiculaires au champ, dans les proportions du coefficient de Poisson). La déformation résultante est proportionnelle au carré du module du champ électrique : on dit qu'il s'agit d'un effet du second ordre.

Il faut distinguer l'électrostriction de l'effet piézoélectrique inverse. Le premier est un effet du second ordre, proportionnel au carré du champ électrique. Ainsi, des champs électriques opposés créent une déformation identique. A l'inverse, l'effet piézoélectrique est un effet linéaire ; la déformation est proportionnelle au champ électrique (effet du premier ordre). Des champs électriques opposés créent donc des déformations opposées.

De plus, si l'effet piézoélectrique inverse est toujours associé à l'effet piézoélectrique direct, il n'en existe pas d'équivalent pour l'électrostriction : une contrainte appliquée ne crée aucune variation de polarisation électrique.

Enfin, l'effet piézoélectrique n'affecte que certains matériaux de basse symétrie alors que l'effet électrostrictif est présent dans tous les matériaux diélectriques.

Mathématiquement, l'électrostriction est représentée par un tenseur d'ordre 4 noté en général Qijkl. Il relie les composantes du tenseur des déformations (tenseur d'ordre 2) noté ici xij et deux composantes du tenseur polarisation (tenseur d'ordre 1) noté en général Pk. L'équation de l'électrostriction s'écrit alors :

x_{ij} = Q_{ijkl} \times P_k \times P_l

Matériaux

Bien que tous les matériaux diélectriques soient affectés par l'électrostriction, certaines céramiques spéciales ont des constantes d'électrostriction particulièrement élevées. Les plus courantes sont des ferroélectriques relaxeurs :

  • Pb(Mn1/3Nb2/3)O3
  • Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3

Sources

Voir aussi

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