Un bilame est constitué par deux lames de métaux ayant des coefficient de dilatation aussi différents que possible et qui sont assemblées en général par un laminage à froid. Sous l'action de la chaleur, l'allongement des lames est différent ce qui entraîne une courbure du bilame.

Un bilame est constitué par deux lames de nickel (gris) et d'Invar (orange).
Á 20°C, la longueur L₀ des deux lames est 20,0 cm et leur épaisseur est d₀ = 1,0 mm.
L'Invar est un alliage de 64 % de fer et de 36 % de nickel découvert par Charles Édouard Guillame qui présente un coefficient de dilatation thermique très faible (α_In = 1,2 10⁻⁶.K⁻¹).
Le coefficient de dilatation thermique du nickel est α_Ni = 13,4 10⁻⁶.K⁻¹.
La température du bilame est T. On pose δT = T − 20.
Les longueurs des barres sont L_Ni = L₀.(1 + α_Ni.δT) et L_In = L₀.(1 + α_In.δT) .
La différence des longueurs est donc δL = L₀.( α_Ni − α_In).δT.

Les deux lames étant solidaires, l'ensemble va se courber. On fait l'hypothèse que le bilame prend la forme d'un arc de cercle et que l'allongement de la barre est celui de sa fibre neutre. Les épaisseurs des barres à T sont d_In et d_Ni
Soit R_In et R_Ni les rayons de ces fibres neutres (pointillés rouges). On a R_Ni = R_In + ½(d_In + d_Ni).
La longueur de l'arc est L_In = R_In.θ
De même on a L_Ni = R_Ni.θ = (R_In + ½d_In + ½d_Ni).θ
La différence des longueurs est donc δL = L₀.( α_Ni − α_In).δT = ½(d_In + d_Ni) .θ
δL = L₀.( α_Ni − α_In).δT = ½{d₀(2 + (α_In+ α_Ni)δT} .θ
La valeur de l'arc est θ = { L₀.( α_Ni − α_In).δT} / {d₀(2 + (α_In + α_Ni).δT}

On a donc L_In = L₀.(1 + α_In.δT) = R_In.θ

Finalement, on tire :
R_In = d₀ (1 + α_In.δT).{2 + (α_In + α_Ni)δT} / 2.( α_Ni − α_In).δT ≈ d₀ / ( α_Ni − α_In).δT

Un bilame se comporte comme un actionneur qui ne nécessite pas d'énergie extérieure. C'est un composant très fiable utilisé dans des dispositifs de sécurité (veilleuse, porte de four ...) ou de régulation de température.