Actionneurs piézoélectriques

Depuis quelques décennies, l’intérêt pour les actionneurs piézoélectriques a suscité une recherche soutenue qui a abouti de nombreuses solutions, maintenant disponibles commercialement. Ils sont principalement employés dans des applications de haute technologie (micro-systèmes, photonique, médical, spatial) et ils équipent certains produits grand public comme des autofocus d’appareils photographiques ou des injecteurs d’essence.

L’attrait pour cette technologie est motivé par la densité d’énergie, la large bande passante d’actionnement, et la rigidité offerte par les matériaux piézoélectriques. Les actionneurs proposés offrent effectivement souvent des facteurs de formes qui permettent une excellente intégration. De plus, certains actionneurs offrent des précisions sub-micrométriques, voire nanométriques. Il existe un grand nombre de solutions, se basant sur des fonctionnements variés.

À côté de ces propriétés, le facteur qui limite l’utilisation de tels actionneurs sont leurs faibles déformations. Les solutions généralement proposées pour augmenter les courses utiles tendent à réduire la rigidité et les efforts disponibles, ou à utiliser la friction ce qui favorise l’usure et dégrade le rendement. Ainsi, l’intégration d’actionneurs piézoélectriques nécessite une étude approfondie, qui tienne compte de ces différents aspects.

Dans ce but, cet article aborde dans un premier temps les principes de conversion mis en jeu dans les matériaux piézoélectriques (§  1 ) et certaines limites intrinsèques liées aux céramiques piézoélectriques les plus répandues (§  2 ). Puis les principales solutions d’actionnement basées sur des amplifications statiques ou dynamiques sont présentées...