Vì sao gốm áp điện lại có thể đánh ra tia lửa?

Nói đến gốm áp điện có lẽ không ít người cảm thấy ngỡ ngàng. Nhưng trên thực tế cuộc sống, đó không phải là điều mới mẻ. Chúng ta có thể tìm thấy dấu vết của gốm áp điện trên các máy đánh lửa, bếp ga, trên bếp đun nước bằng khí đốt. Trong các thiết bị nêu trên người ta dùng gốm áp điện làm cơ quan điểm hoả (đốt tia lửa). Ở đầu thiết bị người ta lắp một thiết bị phát xung áp lực. Khi sử dụng chỉ cần liên tiếp ấn vào lò xo, gốm áp điện sẽ chịu áp lực va đập làm bắn ra tia lửa.

Vì sao chỉ cần va chạm nhẹ là gốm áp điện lại bắn ra tia lửa? Muốn giải thích điều đó, ta cần xuất phát từ tính năng của gốm áp điện. Thành phần chủ yếu của gốm áp điện là các oxit của nhôm, ziriconi, titan và được gọi là gốm áp điện zirconi, titan, nhôm. Gốm áp điện do nhiều vi tinh thể tạo nên, mỗi vi tinh thể có kích thước cỡ micromet, một viên gốm áp điện cỡ bằng hạt đậu tương có đến hàng trăm triệu vi tinh thể.

Khi chế tạo gốm áp điện, người ta đã giáng điện trường cao áp vào gốm áp điện. Dưới tác dụng của điện trường cao áp nhiều vi tinh thể sẽ được sắp xếp theo thứ tự đều đặn. Thứ tự sắp xếp tạo nên gốm áp điện, có đặc điểm là có thể thay đổi trật tự dưới tác dụng của xung áp lực. Khi gốm chịu tác dụng của xung áp lực ở hai đầu của gốm sẽ xuất hiện điện áp có thế hiệu hàng ngàn vôn và có thể sinh ra sự phóng điện ở giữa hai đầu dây dẫn. Khi tiến hành giáng áp lực liên tiếp bằng cách va đập liên tục có thể phát ra liên tục các tia lửa điện. Vì vậy nếu dùng gốm áp điện làm máy đánh lửa, thì bản thân gốm áp điện sẽ không hề bị hao mòn, chỉ cần gốm không bị vỡ có thể sử dụng lâu dài. Đặc điểm của máy đánh lửa dùng gốm áp điện là có tuổi thọ dài, thao tác dễ dàng, tin cậy.

Trong máy đánh lửa dùng gốm áp điện chính là thực hiện biến cơ năng thành điện năng, ngược lại gốm áp điện cũng có thể biến điện năng thành cơ năng. Ví dụ nếu dùng máy phát dao động điện tác dụng lên gốm áp điện, lập tức sẽ phát ra các dao động cơ học. Dựa vào nguyên lý này, gốm áp điện ngày càng có ứng dụng rộng rãi vào các mục đích thực tiễn. Ví dụ người ta đã dùng gốm áp điện để thiết kế chế tạo các máy chẩn đoán bệnh bằng siêu âm, máy giặt tẩy bằng siêu âm, trong các thiết bị điểm hoả thuốc nổ. Quả là với một viên gốm áp điện nho nhỏ, đã có các ứng dụng không nhỏ.