“啪嗒” ~“啪嗒”~ “啪嗒”...打火机到底是怎么点火的？

人类最早使用火的时间可追溯至180万年前，从元谋人到北京人，考古学家都发现了他们用火的痕迹，尽管当时使用的都是自然火。

但原始人已经意识到火是一种强大的自然力，因此开始探索人工取火的方式，从钻木取火到燧石取火，再到如今各式各样的取火工具，人类取火的方式更加多样化。

而打火机因为它轻便、耐用、稳定生火的优点，一直被大众所广泛使用。

目前市面大多数的一次性打火机都是使用丁烷作为燃料，因为丁烷在高压下会变成液态，而在减压之后又能快速变成气态，因此很适合储存在打火机的小油箱里。

当我们按下打火机的“点火按钮”时，小油箱里的丁烷溢出一缕缕气体，然后与点火装置产生的电火花所接触，就产生了明亮的火焰。

说到点火装置，其实是打火机里面那个黑色的长条物体，大家应该不会陌生。因为就是这么小的一个玩意儿，小时候调皮拿着它对小伙伴的手背来上一下（请勿模仿），会有轻微的触电感。

不过，这个电是从哪来的呢？明明没有独立的电源供给，里面也没有小磁铁来产生磁场，更别提有什么金属切割磁感线了，它里面只有一套“击打与被击打装置”，应了中国的一句俗语“周瑜打黄盖，一个愿打一个愿挨”。

在我们向下按触发器的时候，会给里面的弹簧施加压力，弹簧下面连接着一个小锤子，当施加的压力达到阈值的时候，弹簧会弹回原点并释放能量，这时候，连接的小锤子就会狠狠的落下，击打在下方的压电晶体（或压电陶瓷）之上。

压电晶体受到冲击后，其表面会稍稍凹陷下去，从而在晶体两端产生电位差（电压）。

压电效应

肯定有小伙伴会疑问，压电晶体为什么能产生电压呢？

这其实是压电效应造成的。压电一词起源于希腊语piezein，字面上的意思看起来就是：挤一挤、压一压，就能产生电？实际上还真就差不多。

1880年，法国物理学家居里兄弟在实验中发现：某些天然晶体在受到机械力而发生拉伸或挤压时，晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷，科学家将这种现象叫做压电效应。

居里兄弟做实验的器具

而具有压电现象的介质，称之为压电材料。

其实自然界中大多数晶体都具有压电效应，但是效果都非常微弱，随着对材料的研究深入，人们发现石英晶体、钛酸钡、电气石等材料都是性能优良的压电材料。

而成为压电材料一个很重要的原因是具有中心不对称的结构。以石英晶体为例，在离子性的晶体中，正、负离子有规则的交错连接，构成了结晶点阵。

这样一来，石英晶体表面就形成了固有电矩并产生了极化电荷，但这些电荷无法离开晶体表面，又因为晶体暴露在空气之中，所以这些极性电荷会与空气中的异号电荷结合，所以晶体仍旧是以电中性平衡的方式存在。

但是，如果对石英晶体施加机械压力，晶体结构就会发生变化，电矩也会随之产生变化，而晶体表面的极化电荷数值与外力的强度和接触面的大小成正比，外力与接触面愈大，则出现的电荷就越多。

晶体表面电荷的符号与外力相关，如果处于拉伸状态，那么上方的电荷为正，下方的电荷为负；如果是处于压缩状态则相反。

如果将晶体两端装上电极并用导线连通，这些电荷就会从一个极板转移至另一个极板，形成电流，也就是我们在打火机里面看到的电火花。

逆压电效应

压电效应还有一个特殊的地方，那就是这个过程是可逆转的。当对压电材料施加机械应力可以将机械能转化电能，这属于正压电效应，相反的，对压电材料加上电场之后，它会产生机械形变（伸长或缩短）。

相较于正压电效应，逆压电效应的应用范围更广，比如我们常见的扬声器，在扬声器通电后，里面的压电陶瓷受到电场的作用，使陶瓷以声波的形式振动空气，发出更大的声音。

在当今的电子世界中，压电无处不在，而随着科技的发展，压电技术的脚步还会继续前进，未来或许有无限种可能性，比如由压电效应产生的能量可以被收集起来。

想象一下，如果以后的智能设备电池具有压电材料，那么你可以通过简单的身体运动来激活压电材料为你的设备充电。

甚至更厉害一点，还可以在公路下面嵌入压电系统，当路面上的汽车驶过时，可以激活下方的系统，然后将收集的能量用于两旁的公众设施如路灯、广告牌等。

不管是哪种可能性，科技的发展永远都这么令人着迷且向往。

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