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人類最早使用火的時(shí)間可追溯至180萬年前，從元謀人到北京人，考古學(xué)家都發(fā)現(xiàn)了他們用火的痕跡，盡管當(dāng)時(shí)使用的都是自然火。

但原始人已經(jīng)意識(shí)到火是一種強(qiáng)大的自然力，因此開始探索人工取火的方式，從鉆木取火到燧石取火，再到如今各式各樣的取火工具，人類取火的方式更加多樣化。

而打火機(jī)因?yàn)樗p便、耐用、穩(wěn)定生火的優(yōu)點(diǎn)，一直被大眾所廣泛使用。

目前市面大多數(shù)的一次性打火機(jī)都是使用丁烷作為燃料，因?yàn)?strong style="box-sizing: border-box;">丁烷在高壓下會(huì)變成液態(tài)，而在減壓之后又能快速變成氣態(tài)，因此很適合儲(chǔ)存在打火機(jī)的小油箱里。

當(dāng)我們按下打火機(jī)的“點(diǎn)火按鈕”時(shí)，小油箱里的丁烷溢出一縷縷氣體，然后與點(diǎn)火裝置產(chǎn)生的電火花所接觸，就產(chǎn)生了明亮的火焰。

說到點(diǎn)火裝置，其實(shí)是打火機(jī)里面那個(gè)黑色的長(zhǎng)條物體，大家應(yīng)該不會(huì)陌生。因?yàn)榫褪沁@么小的一個(gè)玩意兒，小時(shí)候調(diào)皮拿著它對(duì)小伙伴的手背來上一下（請(qǐng)勿模仿），會(huì)有輕微的觸電感。

不過，這個(gè)電是從哪來的呢？明明沒有獨(dú)立的電源供給，里面也沒有小磁鐵來產(chǎn)生磁場(chǎng)，更別提有什么金屬切割磁感線了，它里面只有一套“擊打與被擊打裝置”，應(yīng)了中國的一句俗語“周瑜打黃蓋，一個(gè)愿打一個(gè)愿挨”。

在我們向下按觸發(fā)器的時(shí)候，會(huì)給里面的彈簧施加壓力，彈簧下面連接著一個(gè)小錘子，當(dāng)施加的壓力達(dá)到閾值的時(shí)候，彈簧會(huì)彈回原點(diǎn)并釋放能量，這時(shí)候，連接的小錘子就會(huì)狠狠的落下，擊打在下方的壓電晶體（或壓電陶瓷）之上。

壓電晶體受到?jīng)_擊后，其表面會(huì)稍稍凹陷下去，從而在晶體兩端產(chǎn)生電位差（電壓）。

壓電效應(yīng)

肯定有小伙伴會(huì)疑問，壓電晶體為什么能產(chǎn)生電壓呢？

這其實(shí)是壓電效應(yīng)造成的。壓電一詞起源于希臘語piezein，字面上的意思看起來就是：擠一擠、壓一壓，就能產(chǎn)生電？實(shí)際上還真就差不多。

1880年，法國物理學(xué)家居里兄弟在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：某些天然晶體在受到機(jī)械力而發(fā)生拉伸或擠壓時(shí)，晶體相對(duì)的兩個(gè)表面會(huì)出現(xiàn)等量的異號(hào)電荷，科學(xué)家將這種現(xiàn)象叫做壓電效應(yīng)。

居里兄弟做實(shí)驗(yàn)的器具

而具有壓電現(xiàn)象的介質(zhì)，稱之為壓電材料。

其實(shí)自然界中大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng)，但是效果都非常微弱，隨著對(duì)材料的研究深入，人們發(fā)現(xiàn)石英晶體、鈦酸鋇、電氣石等材料都是性能優(yōu)良的壓電材料。

而成為壓電材料一個(gè)很重要的原因是具有中心不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。以石英晶體為例，在離子性的晶體中，正、負(fù)離子有規(guī)則的交錯(cuò)連接，構(gòu)成了結(jié)晶點(diǎn)陣。

這樣一來，石英晶體表面就形成了固有電矩并產(chǎn)生了極化電荷，但這些電荷無法離開晶體表面，又因?yàn)榫w暴露在空氣之中，所以這些極性電荷會(huì)與空氣中的異號(hào)電荷結(jié)合，所以晶體仍舊是以電中性平衡的方式存在。

但是，如果對(duì)石英晶體施加機(jī)械壓力，晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化，電矩也會(huì)隨之產(chǎn)生變化，而晶體表面的極化電荷數(shù)值與外力的強(qiáng)度和接觸面的大小成正比，外力與接觸面愈大，則出現(xiàn)的電荷就越多。

晶體表面電荷的符號(hào)與外力相關(guān)，如果處于拉伸狀態(tài)，那么上方的電荷為正，下方的電荷為負(fù)；如果是處于壓縮狀態(tài)則相反。

如果將晶體兩端裝上電極并用導(dǎo)線連通，這些電荷就會(huì)從一個(gè)極板轉(zhuǎn)移至另一個(gè)極板，形成電流，也就是我們?cè)诖蚧饳C(jī)里面看到的電火花。

逆壓電效應(yīng)

壓電效應(yīng)還有一個(gè)特殊的地方，那就是這個(gè)過程是可逆轉(zhuǎn)的。當(dāng)對(duì)壓電材料施加機(jī)械應(yīng)力可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能，這屬于正壓電效應(yīng)，相反的，對(duì)壓電材料加上電場(chǎng)之后，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變（伸長(zhǎng)或縮短）。

相較于正壓電效應(yīng)，逆壓電效應(yīng)的應(yīng)用范圍更廣，比如我們常見的揚(yáng)聲器，在揚(yáng)聲器通電后，里面的壓電陶瓷受到電場(chǎng)的作用，使陶瓷以聲波的形式振動(dòng)空氣，發(fā)出更大的聲音。

在當(dāng)今的電子世界中，壓電無處不在，而隨著科技的發(fā)展，壓電技術(shù)的腳步還會(huì)繼續(xù)前進(jìn)，未來或許有無限種可能性，比如由壓電效應(yīng)產(chǎn)生的能量可以被收集起來。

想象一下，如果以后的智能設(shè)備電池具有壓電材料，那么你可以通過簡(jiǎn)單的身體運(yùn)動(dòng)來激活壓電材料為你的設(shè)備充電。

甚至更厲害一點(diǎn)，還可以在公路下面嵌入壓電系統(tǒng)，當(dāng)路面上的汽車駛過時(shí)，可以激活下方的系統(tǒng)，然后將收集的能量用于兩旁的公眾設(shè)施如路燈、廣告牌等。

不管是哪種可能性，科技的發(fā)展永遠(yuǎn)都這么令人著迷且向往。

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