按一下就能出火,打火機天天用,但你知道火到底是怎么點燃的嗎?

今天看到三個熊孩子
用打火機里的電打火電螞蟻
還是挺大個的那種螞蟻
電暈過去幾分鐘后又會動了
不知道螞蟻作何感想

我們先撇開熊孩子
打火機這玩意可算是造福了全人類
可是朋友們知為什么
一按打火機(電子打火機)就會冒火嗎
放到古代人們想點個火有多不容易呢
在唐代,人們還普遍使用鉆木取火之法
魏晉南北朝時期用兩塊火石敲擊取火

直到
十八世紀下半葉,才有了火柴
而現(xiàn)在這個點火方便的小玩意
一直到上世紀九十年代才誕生

那么打火機到底是怎么打火的呢
一個打火機最重要的部分就是電子跳火裝置
它的出現(xiàn)才決定了打火機的誕生
而其背后的原理正是今天介紹的主角
壓電陶瓷
1880年皮埃爾·居里(居里夫人老公)
和雅克·居里兄弟二人
發(fā)現(xiàn)電氣石在受到一定壓力時
表面會有電流波動
并與同年計算出石英的正逆壓電常數(shù)
并提出了壓電效應原理
某些介質(zhì)在受到機械壓力時
哪怕這種壓力微小得像聲波振動那樣小
都會產(chǎn)生壓縮或伸長等形狀變化
引起介質(zhì)表面帶電
而這一發(fā)現(xiàn)的延續(xù)就是發(fā)明了壓電陶瓷
打火機的電打火就是利用
壓電陶瓷的特殊性
只需按壓點火開關(guān),沖擊壓電陶瓷元件
就會在兩點火極之間產(chǎn)生火花
從而引燃丁烷氣體

普通的電打火每次跳火的能量在20千伏左右,也許會感嘆怎么會有這么大的電壓,一般空氣的耐電壓能力是3000伏每毫米,能產(chǎn)生幾毫米的電弧一般都是上萬伏高壓。
但是電壓非常高并不代表電流一定高,而且時間非常非常短,一般在幾毫秒的級別上,所以不會對人構(gòu)成威脅

如果你還覺得20千伏是個很恐怖的數(shù)字,那我在舉一個直觀的例子,冬天脫毛衣產(chǎn)生的靜電電壓都在10千伏,大多數(shù)使用的壓電陶瓷實際上是一種經(jīng)過極化處理的,具有壓電效應的鐵電陶瓷

1946年當有人證實了鈦酸鋇陶瓷有壓電性后,這一無機非金屬材料就被廣泛應用,其中一項就是應用在打火機上,它實現(xiàn)了機械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能,而且性質(zhì)十分穩(wěn)定。
理論上打火機的電打火可以使用幾十萬次,壓電陶瓷材料生產(chǎn)所需的主要金屬元素鈦、鉛、鋯等全球儲量均比較豐富,其主要原材料氧化鋯、氧化鈦、氧化鉛來源廣泛且價格低廉。

制造一般要經(jīng)過配料---混合磨細---預燒---二次磨細---造粒----成型----排塑---燒結(jié)成瓷---外形加工---被電極---高壓極化---老化測試。
工序工藝并不算十分困難,經(jīng)過這些處理后這些材料就可以應用在需要它們的地方,除了應用在打火機上利用壓電陶瓷制程的聲吶,它可以感知到很深海底的潛艇發(fā)出的震動,從而監(jiān)測到方位距離等參數(shù)。
還可以利用壓電材料類似于電打火的原理,裝在穿甲彈的彈頭上,利用碰撞的機械能轉(zhuǎn)換成瞬間高壓電,引爆炸彈,利用壓電材料的逆壓電效應生產(chǎn)的蜂鳴器也廣泛應用在我們的生活中。

最厲害的是應用在核爆防護眼鏡上,當核爆炸產(chǎn)生的光輻射達到危險程度時,護目鏡里的壓電陶瓷就把它轉(zhuǎn)變成瞬時高壓電,在千分之一秒里將發(fā)光強度降低到只有萬分之一,當危險光消失后,又能恢復到原來的狀態(tài)
沒想到看似毫不稀奇的打火機原理竟然和核防護頭盔竟然沾親帶故,看完是不是漲姿勢了呢!