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Actuateurs
Electrostrictifs (PMN)
Les actuateurs électrostrictifs
fonctionnent sur un principe similaire à celui des
actuateurs PZT. L'effet électrostrictif
peut être observé dans tous les matériaux diélectriques, même dans les
liquides.
Les actuateurs électrostrictifs sont faits d'un matériau céramique au niobate de magnésium
et de plomb (PMN) non polarisé.
Le PMN est une céramique présentant un déplacement proportionnel
au carré de la tension appliquée dans des conditions de petits
signaux. Dans ces conditions, les cellules unitaires de PMN
sont centro-symétriques à zéro volt. Un champ électrique sépare
les ions chargés positivement et négativement, changeant les dimensions
de la cellule et résultant en une expansion. Les actuateurs
électrostrictifs doivent être utilisés au-dessus de la température
de Curie, qui est typiquement très faible comparée à celle
des matériaux PZT.
La relation quadratique entre la tension de commande et le déplacement signifie
que les actuateurs PMN ne sont pas linéaires intrinsèquement,
à l'opposé des actuateurs PZT. Les actuateurs PMN ont une capacité électrique
plusieurs fois supérieure à celle des actuateurs piézos
et
nécessitent donc des courants de commande plus élevés pour
les
applications dynamiques. Toutefois, dans une gamme de température
limitée, les actuateurs électrostrictifs présentent moins d'hystérésis (de
l'ordre de 3 %) que les actuateurs piézos. Un autre avantage est
leur plus grande capacité à résister aux forces de traction.
Les matériaux PZT ont une plus grande stabilité en température
que celle des matériaux électrostrictifs,
surtout pour des variations de température supérieures à 10 °C.
Quand la température augmente, le déplacement disponible est
réduit; à basses températures où le déplacement est le plus grand, l'hystérésis
augmente (voir
Fig. 53 b). Les actuateurs PMN sont ainsi meilleurs
pour les applications avec peu ou pas de variation de
température
de la céramique, que celle-ci soit produite par un fonctionnement dynamique ou par des facteurs
environnementaux.
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Résumé
Les actuateurs piézoélectriques offrent
une solution à de nombreuses applications de positionnement nécessitant une très haute précision, vitesse et
résolution.
Les exemples donnés dans ce tutoriel présentent une sélection
des nombreuses
applications courantes à ce jours. La course implacable
pour plus de précision et de vitesse que ce soit dans la miniaturisation
toujours plus poussée en microélectronique, dans la
production des optiques et des dispositifs de stockage de données de très hautes performances, dans le positionnement de précision des composants
à fibres
optiques pour les télécommunications, ou dans la fabrication de micromécanismes, incite de plus en
plus aux applications et au développement de la technologie piézo.
Pour bénéficier au maximum des avantages des positionneurs piézos, il est important d'analyser soigneusement le système dans lequel
l'actuateur piézo est utilisé dans sa globalité. Un contact
étroit entre l'utilisateur et le fabricant est la meilleure
recette du succès.
Dans le futur, les actuateurs piézoélectriques remplaceront partiellement et complèteront partiellement
les systèmes d'entraînement conventionnels. Ils élargiront
le royaume du possible, et nous feront entrer dans des domaines comme la nanotechnologie, inconcevables avec
les technologies d'entraînement conventionnelles.
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