Topic:Analysis of the Influence of New Ceramic Atomizing Core on E-cigarette  Atomization

关键词: 电子烟 陶瓷  雾化  厚膜  孔径 导油  强度 口感

keywords: e-cigarette     ceramic    atomizing    thick film  Aperture  Oil guide  strength   Tasting

雾化芯的作用之于电子烟相当于CPU之于手机,陶瓷雾化芯在2019年持续火热。最早的棉芯雾化芯结构由于制作简单,口感较好,成本低,使其成为应用最广泛的,但是缺陷在于干烧以及寿命短,为弥补棉芯干烧问题,雾化芯结构逐渐演变为现在的新型微孔陶瓷雾化芯。

在2018年10月20日艾邦产业联盟举办的电子烟产业链高峰论坛上,业界500+电子烟产业链朋友齐聚,共同探讨电子烟未来发展问题,顺络电子产品经理李可为我们带来了关于《新型微孔陶瓷雾化芯在电子烟上的应用》的精彩演讲。

图 顺络电子  李总的精彩分享

一、新型陶瓷雾化芯组成

图 丝印高强度陶瓷雾化芯

这种新型陶瓷雾化芯的组成主要分为三部分:

1.导电触点

软质、耐腐蚀、抗氧化、高导电材料,降低接触电阻,提升热效率,便于组装。

2.陶瓷基体

微孔陶瓷材料,无模具整片制造,高强度,不掉粉,可大批量生产,可自动化组装,低成本。

3.加热线路

合金电热材料,采用厚膜工艺制造,可做精细线路设计,温度和寿命可控。

二、微孔陶瓷雾化芯对电子烟雾化的影响

来看看微孔陶瓷雾化芯对于电子烟雾化的影响,陶瓷决定雾化芯的供油能力,这个性能主要受孔径和气孔率的影响;不同烟油有不同蒸发温度,决定陶瓷雾化芯工作的温度范围;发热线路功率:影响蒸发温度、蒸发面积,决定雾化芯蒸发效果。

微孔陶瓷中的气孔分为三类:开气孔、贯通孔、封闭孔;

图 微孔陶瓷的三种气孔分类

开气孔和没有封闭的贯通孔烟油可以通过,一端封闭的贯通孔和封闭孔是不能让液体通过。开气孔所有的气孔相互连通,贯通孔是有部分可形成完整的流道,部分气孔是一个死胡同,封闭孔完全无法与外界进行交换。

仅有完全的贯通孔和开气孔能起到导油作用,半贯通孔和封闭孔无导油作用。气孔率同时还会影响到陶瓷雾化芯的强度,两者的关系为:导油性随气孔率增加指数增加,强度随气孔率的增加呈指数降低。

1.气孔率vs强度

陶瓷的第一个矛盾点:强度降低会导致陶瓷掉粉、掉末,组装时容易出现碎裂,导致良率降低。

2.孔径VS导油率

微孔陶瓷的孔径,在微观结构看非常不均匀,不具备规则的几何形状,孔径有大有小。微孔陶瓷的孔径一般是指区间分布,在一个连续流道中,最小孔径才对导油量起到一个决定作用,导油量与孔径的平方成正比,孔径越大,导油越快。

3.孔径VS口感

孔径除了影响导油速率还有一个重要指标就是口感,雾化时如果烟油是一个较大的颗粒被雾化,形成的蒸汽流相对来说就粗些,冷凝后形成的液滴就较大,这种口感相对浓烈而且刺激大。越细小的孔,油滴雾化形成的蒸汽流越细,形成的气溶胶颗粒越细,分散效果越好,较均匀,口感细腻。因此需要导油孔径越小越好

三、微孔陶瓷雾化芯痛点解析

陶瓷的导油性能和强度不能兼顾,获得足够的导油能力就需要大的孔径;大的孔径就会使陶瓷的孔径下降;陶瓷雾化芯的口感好就需要孔径足够小;陶瓷的强度、导油、口感对孔径的要求都是恰好相反的。陶瓷在这三个方面的性能不能兼顾,是矛盾的。

陶瓷雾化芯普遍存在的一个矛盾就是,导油强度口感三者的联系。陶瓷雾化芯的核心包括电子烟的核心竞争力就是口感,这个是需要首先保证的一个性能。因此需要孔径足够小,供油足。

细微孔径和高气孔率:

  • 纳米陶瓷材料制备技术,控制陶瓷粉料的粒径和集中度,获得细微的孔径结构和集中的孔径尺寸分布,避免大气孔带来的强度损失。

  • 优化陶瓷粉料的分散均匀度,提高造孔剂量,实现高气孔率

微孔陶瓷的轻度:

  • 改变材料配方,提高微孔陶瓷材料本征强度,

  • 精准设计和控制烧结温度,获得良好的烧结程度,达到气孔率和强度的平衡

通过精准的工业设计将强度、气孔率、孔径三者之间取得一个平衡,达到理想的导油和口感效果,目前微孔陶瓷强度可达到10-60Mpa的强度。

陶瓷芯的另一个痛点就是烟油中尼古丁、香精的蒸发,需要稳定的温度环境,温度分布不均,会出现局部高温烧焦,或局部低温导致雾化不足,影响口感。为追求极致口感,需要发热丝加工更加精细加工定制化,因此目前微孔陶瓷雾化芯的发展趋势是在陶瓷基板上做一个定制金属化。陶瓷表面的金属化方法有很多,目前应用于电子烟的一个最常见的技术-厚膜印刷技术,类似PCB板刷锡膏。这种工艺不仅是在平面实现,在3D曲面也可完成。

图 微孔陶瓷厚膜印刷工艺流程

顺络电子已具备新型陶瓷雾化芯的自动化生产工艺。顺络电子是全球被动电子元器件及技术解决方案领域中具有技术领先和核心竞争优势的国际化企业,产品包括电感、LTCC技术产品、电路保护产品、EMC&防护产品、陶瓷基板、NTC元件、PCB、无线充电线圈、PDS天线等。自动化程度80%以上,厚膜片式元器件月产能达100亿只,而且拥有微孔陶瓷雾化芯专利11篇。

本文来源:顺络电子 产品经理 李可在艾邦电子烟高峰论坛演讲分享

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作者 ab