Généralités
On rencontre souvent l'effet piézoélectrique dans la vie
quotidienne, par exemple dans les briquets, les hauts-parleurs et les
avertisseurs sonores. Dans un briquet à gaz,
une pression sur une céramique piézo génère un potentiel électrique suffisamment élevé pour créer une étincelle. La plupart des
réveils électroniques n'emploient plus de bruiteurs électromagnétiques,
car les céramiques piézoélectriques sont plus compactes et plus
efficaces. En plus de ces applications simples, la technologie
piézo vient de s'introduire dans le domaine de l'automobile. Les valves à
injection pilotées par piézo dans les moteurs diesel nécessitent des
temps de montée nettement inférieurs aux valves conventionnelles électromagnétiques,
fournissant un fonctionnement plus silencieux et des émissions plus faibles.
Le terme "piézo" provient du mot grec
pour pression. En 1880
Jacques et Pierre Curie on découvert qu'un potentiel électrique peut être
généré en appliquant une pression sur des cristaux de quartz; ils ont nommé ce phénomène
"effet piézo".
Ultérieurement ils ont établi que
les matériaux piézoélectriques exposés à un potentiel électrique, changent de forme. Ils ont nommé
ce phénomène "effet piézo inverse". Les premières
applications commerciales de l'effet piézo inverse furent
pour des systèmes sonar utilisés lors de la Première Guerre Mondiale. Une percée a été effectuée en 1940 quand les
scientifiques ont découvert que le titanate de baryum pouvait acquérir des propriétés piézoélectriques en l'exposant à un champ
électrique.
Les matériaux piézoélectriques sont utilisés pour convertir une énergie
électrique en une énergie mécanique et vice-versa. Le déplacement
précis qui résulte quand un potentiel électrique est appliqué
à un matériau piézoélectrique est d'une importance
primordiale pour le nanopositionnement. Les actuateurs utilisant l'effet
piézo sont commercialisés depuis 35 ans et ont transformé
le monde du positionnement de précision et du contrôle de déplacement.
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Caractéristiques des Actuateurs
Piézoélectriques
- Les actuateurs piézos peuvent effectuer des déplacements subnanomètriques à des fréquences élevées car ils
tirent leur mouvement des effets cristallin du matériau. Ils
n'ont pas de pièces de rotation ni de glissement pouvant entraîner
une friction.
- Les actuateurs piézos peuvent déplacer des charges élevées,
jusqu'à plusieurs tonnes
- Les actuateurs piézos se comportent comme des charges
capacitives et ne dissipent virtuellement aucune puissance en fonctionnement statique.
- Les actuateurs piézos ne nécessitent pas de maintenance et
ne sont pas sujet à l'usure car ils n'ont pas de pièces mobiles dans le
sens classique du terme.
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