防漏液专题：电子烟产生漏油的科学原理

电子烟漏油小知识-有驾

老电子烟用户看到上面的图片应该都会很有感触，以前的电子烟解决漏油问题的常规操作就是：甩、吸、擦三件套。

漏油问题让很多初尝电子烟的用户望而却步，吸一口油到嘴巴里那真的是“苦不堪言”，因此让很多对电子烟感兴趣的人在初次尝试后放弃了。

为了解决漏油问题，电子烟的研发和产品设计师们绞尽脑汁想了很多办法，经过多年的努力，目前在小容量透明油仓产品以及大容量带储液棉产品上有了很大的改进，除了一些特殊场景外，基本上不会产生“吸一嘴油”的问题了。

但是，目前市面上流行的大注液量透明油仓产品的漏油问题依然严重，很多公司设计的大注液量明油产品存在严重的漏油问题：有些产品还没开封就漏了；有些产品使用到三分之一就漏了；有些产品用到一半多也漏了。不管在什么时候漏，都给用户带来了很不好的使用体验，而且对于大注液量产品来说，漏油会导致烟油利用率降低、带来极大的浪费，用户可能抽了不到一半就扔了，那以后也就不会再买这个牌子的产品了，所以解决漏油是大注液量明油产品目前最重要的问题之一。

那么，到底是什么原因导致电子烟产品漏油呢？能从科学原理上进行解决吗？

电子烟漏油的产生涉及材料学、流体力学、热力学及结构设计等多学科耦合，以下从科学角度进行深度解析：

一、结构设计及材料特性缺陷

表面张力失效
电子烟油主要成分为丙二醇（PG）、甘油（VG）和尼古丁的混合液，其表面张力受温度影响显著。当雾化器加热不均匀时，局部高温会降低液体表面张力，导致烟液突破密封边界渗出。因此，如果密封结构设计不能适配不同粘度的烟油，那么在连续抽吸使得烟油温度升高后，就有可能从密封位置产生漏油。
微孔效应
雾化芯多采用多孔陶瓷或棉纤维材质，孔隙直径分布约10-50μm。若孔隙率过高或孔径分布不均，在负压抽吸时会产生毛细管效应失衡，烟液直接穿透雾化芯进入气道。陶瓷发热体的多孔结构分布的并不均匀，有些孔很小，以至于导油效果很差，而有些孔又很大，使得锁油性能不足，从而产生漏油。

二、物理机制

气压差作用
根据伯努利方程，用户抽吸时雾化仓内外形成约500-1000Pa的压差。当密封圈老化（硬度超过70°Shore A可能失效）或装配公差＞0.1mm时，压差叠加毛细力的作用会使得烟油沿缝隙渗流，从而产生漏油现象。这种问题在猛吸一口的情况下尤其容易产生。
热膨胀效应
烟液体积膨胀系数约为0.0007/℃，工作温度（200-280℃）与常温（25℃）的温差导致体积膨胀率达15.7%，超出储油仓设计容量即引发溢流。膨胀导致的漏油问题在抽吸过程中其实还好，不算多。但是当产品搁置在高温环境下（例如夏天的车里，温度高达60℃以上）时，长时间的高温会使得油仓里面的空气膨胀、结构件膨胀等，在足够长的时间里，烟油就会在膨胀压力和毛细力双重作用下慢慢的渗漏出来。搁置漏液是目前电子烟产品中比抽吸漏液更难解决的问题之一。

三、化学因素

溶剂极性影响
丙二醇（介电常数32）与甘油（介电常数42.5）的极性差异导致混合液存在相分离倾向，特别是在长时间静置后，低极性组分更易渗透密封材料。
添加剂迁移
香精分子（如薄荷醇）的分子量多在150-300Da之间，易与硅胶密封圈发生溶胀反应，使密封接触角从110°降至80°，丧失密封能力。除了接触角会改变之外，硅胶的溶胀还会破坏密封效果，从而使得烟油更容易从密封失效的位置处渗出。硅胶溶胀现象相信很多电子烟用过都看到过，尤其是对于透明油仓产品，长时间不使用的电子烟，浸泡在烟油里的硅胶会溶胀变大，从白色不透明变成乳白色半透明状态，这种溶胀不仅会导致漏油问题，还会带来安全性风险，电子烟中使用的硅胶不一定是食品级的硅胶，溶胀后会析出物质到烟油中，这是需要特别注意并加以解决的安全性问题之一。

四、用户行为诱导

抽吸动力学
在消费者猛吸或者深吸的肺吸模式下，电子烟气道内会产生很大的负压，这个负压值很有可能超过雾化芯临界锁液压力（对于棉芯产品来说更甚），从而导致没有来得及充分雾化的烟油被直接带入气道，然后随着气流一起进入口腔，这是抽吸漏油的一种。这种在猛吸和深吸情况下产生漏油的是雾化芯的锁液设计值与气道产生的负压值不匹配导致的。
机械振动影响
消费者在日常使用的过程中时常会把玩电子烟，甚至会无规则、无方向的敲击桌面等，这种突然的撞击对于结构设计不稳固的产品来说是一个很大的风险，结构的不稳定性在这种猛然的冲击下就会导致密封失效，从而产生渗液现象。此外，消费者日常携带时可能会随着运动产生不同频率的随机振动，这种随机振动会使雾化仓内液面产生随机的波动，当振动幅度超过一定程度时，在烟油自身的运动冲击力下，也可能导致漏油，当然这种情况不是导致漏油的主要原因。

上述分析表明，电子烟漏油是多重因素耦合作用的结果，是一个涉及到流体、传热、结构及材料的多学科耦合问题，要解决电子烟漏油问题，得从多个方面着手进行。

source:雾化技术创新

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