压电陶瓷与打火机点火原理

高级打火机内部没有打火石，它们的点火装置是相似的，大多数都是由压电陶瓷通过尖端放电点燃的。由于晶格晶格的特殊结构，一些固体电介质具有特殊的现象。也就是说，当晶体经历机械变形(例如，压缩和伸长)时，将发生极化，而在相对侧将产生不同数量的束缚电荷。这种现象被称为压电现象。除了一些压电晶体之外，还有一种陶瓷，在施加电场一段时间后，由于陶瓷表面的极化电荷而产生压电效应，陶瓷内部小晶粒的电矩将转向电场方向。在电场被去除之后，电矩将保持基本上沿着电场的方向排列，因此该陶瓷被称为压电陶瓷，如图1(a)所示。由于陶瓷与周围空气接触，这些电荷被落在晶体表面的空气中的正负离子中和，如图1(b)所示，因此它不表现出电效应。如果陶瓷被压缩，电矩取向改变，其极化电荷减少，表面上正负离子的中和度降低，增加了落在陶瓷表面上的正负电荷。这些电荷可以通过尖端放电产生电火花，打火机利用这种火花点燃气体。例如，图2(a)中示出了某种防风打火机的点火装置。点火按钮下方设有方形小套筒A，内部设有与冲击弹簧E连接的冲击小砧。小方套A通过回位弹簧F安装在大方套B内，冲击小砧旁边的限位杆刚好进入到B方套的限位孔C内，圆柱形压电陶瓷安装在B方套的底部。当按下按钮时，由于限位杆h的作用，小方套a向下移动，冲击砧j卡在孔c处，从而压缩冲击弹簧，如图2(b)所示。当小方套a的滑槽k部滑到限位杆上时，滑槽边缘压住限位杆，将限位杆推出限位孔C，如图2(C)所示。此时，弹簧迅速恢复其原始长度，以驱动冲击砧冲击压电陶瓷M，从而陶瓷表面上的正电荷和负电荷迅速增加。这些电荷通过尖端D排放到气体喷射孔G，同时，气体喷射孔在联动开关的作用下喷射气体N，并且放电火花点燃气体。