CN114766725A

CN114766725A - 气溶胶产生装置及其发热体和用于制备发热体的材料

Info

Publication number: CN114766725A
Application number: CN202210277762.0A
Authority: CN
Inventors: 韩达; 范农杰; 张幸福; 周宏明
Original assignee: Shenzhen Smoore Technology Ltd
Current assignee: Shenzhen Smoore Technology Ltd
Priority date: 2022-03-21
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2022-07-22
Also published as: WO2023179109A1

Abstract

本发明涉及一种气溶胶产生装置及其发热体和用于制备发热体的材料，所述发热体包括包括主体部；所述主体部包括第一导电层、阻隔层以及第二导电层，其中，所述阻隔层位于所述第一导电层和所述第二导电层之间以将所述第一导电层和所述第二导电层的至少部分区域间隔开；所述第一导电层的一端和所述第二导电层的一端电性导通。该发热体为一体式发热体，不需要额外设置导电线路；发热体的结构紧凑致密不容易被破坏，机械强度高，阻值稳定性好；且发热体整体发热，发热均匀。

Description

气溶胶产生装置及其发热体和用于制备发热体的材料

技术领域

本发明涉及雾化领域，更具体地说，涉及一种气溶胶产生装置及其发热体和用于制备发热体的材料。

背景技术

气溶胶产生装置是一种通过低温加热不燃烧的方式加热雾化材料以生成气溶胶的加热不燃烧型雾化装置。现有的气溶胶产生装置的发热体通常由两部分构成：绝缘基板和涂覆在绝缘基板上的导电发热线路。导电发热线路的微观结构表现为疏松多孔，这种疏松多孔的结构在发热体反复工作的过程中很容易被破坏，从而影响发热体的阻值稳定性。此外，导电发热线路的线径厚度本身就很小，而导电发热线路的电阻又跟线径直接相关，因此对导电发热线路的制备工艺提出了很高要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种改进的发热体、用于制备该发热体的材料以及具有该发热体的气溶胶产生装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发热体，用于气溶胶产生装置，所述发热体包括主体部；所述主体部包括第一导电层、阻隔层以及第二导电层，其中，所述阻隔层位于所述第一导电层和所述第二导电层之间以将所述第一导电层和所述第二导电层的至少部分区域间隔开；所述第一导电层的一端和所述第二导电层的一端电性导通。

在一些实施例中，所述第一导电层、所述第二导电层为导电陶瓷，所述阻隔层为绝缘陶瓷。

在一些实施例中，所述第一导电层、所述第二导电层、所述阻隔层均为导电陶瓷，且所述第一导电层及所述第二导电层的电阻率均小于所述阻隔层的电阻率。

在一些实施例中，所述第一导电层和所述第二导电层分别对称地设置于所述阻隔层的两相对侧。

在一些实施例中，所述第一导电层、所述第二导电层以及所述阻隔层分别由若干层第一导电层素坯、若干层第二导电层素坯以及若干层阻隔层素坯烧结后形成。

在一些实施例中，所述主体部由所述若干层第一导电层素坯、所述若干层阻隔层素坯以及所述若干层第二导电层素坯叠合后通过共烧结法一步制备得到。

在一些实施例中，所述发热体还包括导电连接部，所述导电连接部设置于所述主体部的一端，以将所述第一导电层及所述第二导电层电性导通。

在一些实施例中，所述导电连接部由所述第一导电层及所述第二导电层延伸出所述阻隔层的部分电性导通。

在一些实施例中，所述发热体还包括设置于所述主体部外表面的保护层。

在一些实施例中，所述主体部具有第一端以及与所述第一端相对的第二端，所述第一导电层、所述第二导电层从所述第一端至所述第二端的电阻率一致或者不一致。

在一些实施例中，所述发热体还包括分别与所述第一导电层及所述第二导电层的另一端连接的第一电极、第二电极。

本发明还提供一种用于制备如上述任一项所述的发热体的材料，包括用于制备所述第一导电层和所述第二导电层的导电材料以及用于制备所述阻隔层的阻隔材料；所述导电材料包括第一陶瓷相和第一金属相，所述阻隔材料包括第二陶瓷相。

在一些实施例中，所述第一金属相与所述第一陶瓷相的重量比在30/70～70/30之间。

在一些实施例中，所述第一金属相包括Ni、Fe、Cu、Co、不锈钢中的至少一种。

在一些实施例中，所述第一陶瓷相和所述第二陶瓷相分别包括陶瓷本体材料，所述陶瓷本体材料包括氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化钛、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化镍、氧化钇、氧化镧、氧化钐、氧化铌、氧化钼、氧化锌中的至少一种。

在一些实施例中，所述第一陶瓷相和/或所述第二陶瓷相还包括掺杂于所述陶瓷本体材料的掺杂元素。

在一些实施例中，所述阻隔材料还包括第二金属相。

在一些实施例中，所述第二金属相包括Ni、Fe、Cu、Co、不锈钢中的至少一种。

在一些实施例中，所述第一金属相与所述第一陶瓷相的重量比大于所述第二金属相与所述第二陶瓷相的重量比。

本发明还提供一种气溶胶产生装置，包括上述任一项所述的发热体。

实施本发明至少具有以下有益效果：本发明的发热体为一体式发热体，不需要额外设置导电线路；发热体的结构紧凑致密不容易被破坏，机械强度高，阻值稳定性好；且发热体整体发热，发热均匀。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明第一实施例中发热体的剖面结构示意图；

图2是图1所示发热体的制备过程示意图；

图3是本发明第二实施例中发热体的剖面结构示意图；

图4是图3所示发热体的制备过程示意图；

图5是本发明第三实施例中发热体的制备过程示意图；

图6是本发明第四实施例中发热体的剖面结构示意图；

图7是图6所示发热体的制备过程示意图；

图8是本发明一些实施例中气溶胶产生装置在使用状态下的立体结构示意图；

图9是图8所示气溶胶产生装置的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本发明第一实施例中的发热体10包括主体部11以及设置于主体部11一端的导电连接部12。该发热体10可以为片状、柱状或针状等各种形状。

主体部11由第一导电层111、阻隔层112以及第二导电层113共烧成型。其中，第一导电层111、第二导电层113具有低电阻率，其作用是在通电后发热，以产生热量加热气溶胶形成基质。阻隔层112设置于第一导电层111和第二导电层113之间，其可以为绝缘材质或具有高电阻率。位于中间的阻隔层112将位于其两侧的第一导电层111和第二导电层113隔开，避免其两侧的第一导电层111和第二导电层113之间发生短路。导电连接部12具有低电阻率，其作用是将第一导电层111、第二导电层113电性导通，使得发热体10在工作状态有电流回路形成。

主体部11为对称结构，即，第一导电层111、第二导电层113的组成成分相同且具有相同的结构尺寸(例如长度、宽度、厚度尺寸)，阻隔层112位于主体部11的正中间，这样，在共烧结过程中主体部11不会由于两边应力不一致而产生弯曲。在其他实施例中，第一导电层111、第二导电层113的组成成分也可不同，和/或，第一导电层111、第二导电层113的结构尺寸也可不同。

主体部11具有相对设置的第一端114和第二端115，导电连接部12设置于主体部11的第一端114，以将第一导电层111、第二导电层113于第一端114串联导通。根据用途需求，第一导电层111、第二导电层113从第一端114至第二端115的电阻率可一致或者也可不一致。例如，第一导电层111、第二导电层113从第一端114至第二端115的电阻率相同，以使发热均匀。再例如，第一导电层111、第二导电层113的第一端114的电阻率大于第一导电层111、第二导电层113的第二端115的电阻率，以适用于第一端114温度较高、第二端115温度较低的需求。又例如，第一导电层111、第二导电层113从第一端114至第二端115的电阻率逐渐减小，以适用于第一端114至第二端115的温度逐渐降低的需求。此外，导电连接部12的电阻可以通过可控短路工艺实现可控可调，从而使得发热体10的温度场可控可调。

进一步地，该发热体10还包括第一电极131、第二电极132，第一电极131、第二电极132分别与第一导电层111、第二导电层113的第二端115连接并导通。第一电极131、第二电极132具有低电阻率，其作用是作为正负极以外接外部电源。在一些实施例中，第一电极131、第二电极132可以为电极丝，例如铝丝或银丝。第一电极131、第二电极132可通过焊接等方式分别连接于第二端115的端面或侧面。

进一步地，在一些实施例中，该发热体10还可包括设置于主体部11和/或导电连接部12外表面的保护层14。该保护层14可以为玻璃釉层或陶瓷涂层，其厚度一般小于0.1mm。保护层14可对位于其内部的主体部11和/或导电连接部12进行保护，降低氧和杂质等对主体部11和/或导电连接部12的侵蚀作用，防止加热时主体部11和/或导电连接部12与气溶胶形成基质发生反应，提高发热体10的寿命，并可提高发热体10的表面光滑度，减少加热后的气溶胶形成基质在发热体10上的黏连。

本发明中的发热体10为一体式发热体，不需要额外设置导电线路，其自身就是一个发热体。主体部11整体发热，从而具有发热均匀的特点。此外，一体化的发热体10的机械强度高，从而既可以作为发热体用于发热，又可以作为支撑体用于支撑。另外，由于发热体10的主体部11具有稳定的金属或者半导体温度系数特征，从而该发热体10自身还可用作热电偶，能够实现精准控温。

主体部11可以为陶瓷结构并可通过高温烧结制备得到，其结构紧凑致密不容易被破坏，阻值稳定性较好。需要说明的是，第一导电层111、第二导电层113分别可由若干层导电层素坯叠置后烧结而成，阻隔层112可由若干层阻隔层素坯叠置后烧结而成。具体地，第一导电层111和第二导电层113的导电材料为具有低电阻率的第一导电陶瓷，例如第一金属陶瓷。该第一金属陶瓷为金属和陶瓷的复合氧化物，其包括第一陶瓷相和第一金属相。该第一金属相可以为Ni、Fe、Cu、Co和不锈钢中的一种，或者它们之间任意的组合物(包括合金)。该第一金属相不包含贵金属，因而成本较低。在其他实施例中，在不考虑成本的情况下，该第一金属相也可包括贵金属。

该第一陶瓷相的加入有两个作用：一是调控第一金属陶瓷的电阻率，二是改善第一金属陶瓷的机械性能。第一陶瓷相可以为氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化钛、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化镍、氧化钇、氧化镧、氧化钐、氧化铌、氧化钼、氧化锌中的一种或者它们之间任意的组合物。

此外，还可选用适当的元素种类(例如钇、锆、铝、钐或钆等)和掺杂量对第一陶瓷相的陶瓷本体材料进行掺杂取代，目的在于适当提高第一陶瓷相的结构稳定性和改善其机械性能。例如，采用钇对氧化锆进行掺杂，可以提高氧化锆的相结构稳定性；采用锆对氧化铝进行掺杂，可以提高氧化铝的韧性。值得注意的是，不管使用什么元素和使用多少掺杂量对陶瓷本体材料进行掺杂取代，都在本发明的保护范围内。

第一金属陶瓷的电阻率与第一金属相和第一陶瓷相的材料成分及它们各自粉体的形貌、第一金属相与第一陶瓷相的比例以及烧结致密度等参数有关。通过控制相关参数可以实现对第一金属陶瓷的电阻率进行调控。在一些实施例中，第一金属相与第一陶瓷相的重量比配比在30/70～70/30之间。第一金属陶瓷的电阻率可以为1*10^-5Ω·m～10*10^-5Ω·m。例如，当第一金属相为纳米铜粉，第一陶瓷相为钇掺杂的氧化锆(3YSZ：Y_0.03Zr_0.97O₂)微米粉，铜与3YSZ的重量比为30：70时，第一金属陶瓷的电阻率为6*10^-5Ω·m。当第一金属相为430L不锈钢微米粉体，第一陶瓷相为钇掺杂的氧化锆(3YSZ：Y_0.03Zr_0.97O₂)微米粉，430L不锈钢与3YSZ的重量比为40：60，第一金属陶瓷的孔隙率为97％时，其电阻率为4*10^-5Ω·m。当第一金属相为430L不锈钢微米粉体，第一陶瓷相为钐掺杂的氧化铈(SDC：Sm_0.2Ce_0.8O₂)纳米粉，430L不锈钢与SDC的重量比为70：30时，第一金属陶瓷的电阻率为5*10^-5Ω·m。

在一些实施例中，阻隔层112的阻隔材料可以为绝缘材料，例如绝缘陶瓷，其包括第二陶瓷相。该第二陶瓷相可以是氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化钛、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化镍、氧化钇、氧化镧、氧化钐、氧化铌、氧化钼、氧化锌中的一种或者它们之间任意的组合物。此外，还可以选用适当的元素种类(例如钇、锆、铝、钐或钆等)和掺杂量对第二陶瓷相的陶瓷本体材料进行掺杂取代，目的在于适当提高第二陶瓷相的结构稳定性和改善其机械性能。例如，采用钇对氧化锆进行掺杂，可以提高氧化锆的相结构稳定性；采用锆对氧化铝进行掺杂，可以提高氧化铝的韧性。值得注意的是，不管使用什么元素和使用多少掺杂量对陶瓷本体材料进行掺杂取代，都在本发明的保护范围内。

在另一些实施例中，阻隔层112也可采用具有高电阻率的阻隔材料。与第一导电层111和第二导电层113的导电材料相比，阻隔层112的阻隔材料具有更高的电阻率。在一些实施例中，阻隔层112的电阻率为第一导电层111、第二导电层113的电阻率的至少100倍。该阻隔层112的阻隔材料可与第一导电层111和第二导电层113的导电材料具有相同的化学元素，但是具有不同的电阻率。具体地，该阻隔层112的阻隔材料也可以是金属与陶瓷的复合氧化物，即第二金属陶瓷，其包括第二陶瓷相和第二金属相。该第二金属相可以为Ni、Fe、Cu、Co和不锈钢中的一种，或者它们之间任意的组合物(包括合金)。第一陶瓷相可以为氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化钛、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化镍、氧化钇、氧化镧、氧化钐、氧化铌、氧化钼、氧化锌中的一种或者它们之间任意的组合物。

此外，还可以选用适当的元素种类(例如钇、锆、铝、钐或钆等)和掺杂量对第二陶瓷相的陶瓷本体材料进行掺杂取代，目的在于适当提高第二陶瓷相的结构稳定性和改善其机械性能。例如，采用钇对氧化锆进行掺杂，可以提高氧化锆的相结构稳定性，采用锆对氧化铝进行掺杂可以提高氧化铝的韧性。值得注意的是，不管使用什么元素和使用多少掺杂量对第二陶瓷相的陶瓷本体材料进行掺杂取代，都在本发明的保护范围内。

通过调控第二金属相与第二陶瓷相的比例，可以获得具有高电阻率的第二金属陶瓷。第二金属陶瓷的电阻率与第二金属相和第二陶瓷相的材料成分及它们各自粉体的形貌、第二金属相与第二陶瓷相的比例以及烧结致密度等参数有关。通过控制相关参数可以实现对第二金属陶瓷的电阻率进行调控。与第一金属陶瓷相比，第二金属陶瓷中第二金属相与第二陶瓷相的比例要低，即第二金属相与第二陶瓷相的重量比小于第一金属相与第一陶瓷相的重量比，因此也导致阻隔层112的电阻率比第一导电层111和第二导电层113的电阻率要高。当有电流通过的时候，电流优先通过第一导电层111和第二导电层113。

具体地，再如图1所示，在本实施例中，发热体10为柱状发热体并具有三明治结构。第一导电层111、阻隔层112以及第二导电层113沿第一端114至第二端115方向的长度相等，且第一导电层111、阻隔层112、第二导电层113在第一端114和第二端115的端面分别齐平，使得位于中间的阻隔层112将位于其两侧的第一导电层111和第二导电层113完全隔开。导电连接部12可通过将主体部11的第一端114做导电处理形成，例如，在第一端114的端面使用不锈钢焊料做导电处理来形成导电连接部12。可以理解地，该焊料并不局限于不锈钢焊料，例如，其也可以为银铜焊料、纯银焊料或镍焊料等。在其他实施例中，该导电处理也不局限于焊接方式，例如导电连接部12也可通过印刷、镀膜或物理沉积等方式形成。

如图2所示，该发热体10可通过如下制备工艺制备：

S1、导电层素坯的制备：取适量金属粉体与陶瓷粉体及混合剂均匀混合分散，然后基于分散好的混合物制备导电层素坯A；

S2、阻隔层素坯的制备：

具体地，该阻隔层素坯B的制备可通过以下两种方式实现：

S21、取适量金属粉体与陶瓷粉体及混合剂均匀混合分散，然后基于分散好的混合物制备阻隔层素坯B；该方式适用于阻隔层112的阻隔材料为第二金属陶瓷的情况，与导电层素坯A相比，阻隔层素坯B中的陶瓷含量更高；

或者，

S22、直接取适量陶瓷粉体及混合剂均匀混合分散，然后基于分散好的混合物制备阻隔层素坯B；该方式适用于阻隔层112的阻隔材料为绝缘陶瓷的情况；

S3、取若干层导电层素坯A和若干层阻隔层素坯B以A+B+A的顺序叠合得到素坯整体C；

S4、对素坯整体C进行高温烧结得到烧结体D；

S5、对烧结体D进行机械加工，获得目标尺寸形状的主体部11；

S6、在主体部11的第一端114做导电处理，使得位于两侧的第一导电层111、第二导电层113导通，在主体部11的第二端115制备第一电极131、第二电极132；

S7、将主体部11和导电连接部12上釉处理，以制备保护层14。

主体部11采用若干层导电层素坯A、若干层阻隔层素坯B、若干层导电层素坯A依次叠合后通过高温共烧结法一步制备得到，结构强度高，制备工艺简单。其中，导电层素坯A、阻隔层素坯B可通过流延或干压等工艺制备，素坯整体C可通过热压或温等静压等工艺制备。此外，本实施例中的导电层素坯A和阻隔层素坯B的尺寸相同。

图3-4示出了本发明第二实施例中的发热体10，其与第一实施例的主要区别在于，本实施例中的发热体10为针状发热体，主体部11的第一端114被圆滑处理，例如，可以被削尖处理，目的在于降低发热体10与气溶胶形成基质之间的摩檫力，便于发热体10插入到气溶胶形成基质中。

实施例：以下实施例用于说明如何采用简单的“流延-热压-共烧结”工艺制备针状发热体10。显然，本发明的发热体10也可以采用其它工艺最终实现共烧结制备，也在本发明的保护范围内。

实施例1：430L/3YSZ针状发热体10

按照430L/3YSZ重量比为40:60称取430L(5微米)20g、3YSZ(Y_0.03Zr_0.97O₂)30g，再称取三乙醇胺(TEA)1.5g和酒精30g，一起加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入1.4g聚乙二醇(PEG400)、1.2g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和1.5g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到导电层素坯A(100mm*100mm)。称取3YSZ陶瓷粉体35.1g、三乙醇胺(TEA)1.1g和酒精30g，加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入0.9g聚乙二醇(PEG400)、1g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和1g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到阻隔层素坯B(100mm*100mm)。将四层导电层素坯A、一层阻隔层素坯B和四层导电层素坯A依次叠合在一起，真空塑封后使用温等静压将其压合成为一个素坯整体C。将素坯整体C置于空气中于500摄氏度排胶处理4h后，再将其置于真空炉中于1400℃烧结处理4h后得到具有三明治结构的烧结体D。再将烧结体D使用金刚石线切割机切割成若干直径为1.95mm、长度为22mm的圆柱体E。采用机加工，再将圆柱体E的一端做削尖处理，得到主体部11。在主体部11的针尖处使用不锈钢焊料做导电处理，制备导电连接部12。在主体部11的尾端(远离针尖的一端)分别焊接第一电极131、第二电极132。在主体部11和导电连接部12上制备玻璃釉层，以形成保护层14。

于此，该430L/3YSZ针状发热体10即制备完成。通过三点抗弯强度测试，测量得到该针状发热体10材料的机械强度为450MPa。该发热体10的TCR(电阻温度系数)为1300ppm，且线性度极高，便于控温。稳定性测试表明：该发热体10经过6000次干烧循环测试(通电加热到350℃后2min，关掉电源降到室温，为一次循环)后阻值零衰减。

实施例2：316L/SDC针状发热体10

按照316L/SDC重量比为70/30称取316L(5微米)35g、SDC(Sm_0.03Ce_0.97O₂，粒径为50nm)15g，再称取三乙醇胺(TEA)1.5g和酒精30g，一起加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入1.4g聚乙二醇(PEG400)、1.2g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和1.5g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到导电层素坯A(100mm*100mm)。称取SDC粉体30g、三乙醇胺(TEA)1g和酒精30g，加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入0.8g聚乙二醇(PEG400)、0.8g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和0.8g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到阻隔层素坯B(100mm*100mm)。将四层导电层素坯A、一层阻隔层素坯B和四层导电层素坯A依次叠合在一起，真空塑封后使用温等静压将其压合成为一个素坯整体C。将素坯整体C置于空气中于500摄氏度排胶处理4h后，再将其置于真空炉中于1400℃烧结处理4h后得到具有三明治结构的烧结体D。再将烧结体D使用金刚石线切割机切割成若干直径为1.95mm、长度为22mm的圆柱体E。采用机加工，再将圆柱体E的一端做削尖处理，得到主体部11。在主体部11的针尖处使用不锈钢焊料做导电处理，得到导电连接部12。在主体部11的尾端(远离针尖的一端)分别焊接第一电极131、第二电极132。在主体部11和导电连接部12上制备玻璃釉层，以形成保护层14。

于此，该316L/SDC针状发热体10即制备完成。通过三点抗弯强度测试，测量得到该针状发热体10的机械强度为450MPa。该发热体10的TCR为1250ppm，且线性度极高，便于控温。稳定性测试表明：该发热体10经过5000次干烧循环测试(通电加热到350℃后2min，关掉电源降到室温，为一次循环)后阻值零衰减。

实施例3：Cu/3YSZ针状发热体10

按照Cu/3YSZ重量比为30：70称取Cu(5微米)15g和3YSZ(Y_0.03Zr_0.97O₂)35g，然后再称取三乙醇胺(TEA)1.5g和酒精40g，一起加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入1.4g聚乙二醇(PEG400)、1.2g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和1.5g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到导电层素坯A(100mm*100mm)。称取Cu(5微米)5g、3YSZ(Y_0.03Zr_0.97O₂)45g、三乙醇胺(TEA)1.5g和酒精40g，加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入1.4g聚乙二醇(PEG400)、1.2g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和1.5g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到阻隔层素坯B(100mm*100mm)。将四层导电层素坯A、一层阻隔层素坯B和四层导电层素坯A依次叠合在一起，真空塑封后使用温等静压将其压合成为一个素坯整体C。将素坯整体C置于空气中于500摄氏度排胶处理4h后，再将其置于真空炉中于1050℃烧结处理4h后得到具有三明治结构的烧结体D。再将烧结体D使用金刚石线切割机切割成若干直径为1.95mm长度为22mm的圆柱体E。采用机加工，再将圆柱体E的一端做削尖处理，得到主体部11。将主体部11的针尖使用不锈钢焊料做导电处理，形成导电连接部12。在主体部11的尾端(远离针尖的一端)分别焊接第一电极131、第二电极132。在主体部11和导电连接部12上制备玻璃釉层，以形成保护层14。

于此，该Cu/3YSZ针状发热体10即制备完成。通过三点抗弯强度测试，测量得到该针状发热体10材料的机械强度为160MPa。该发热体10的TCR为1000ppm，且线性度极高，便于控温。稳定性测试表明：该发热体10经过3000次干烧循环测试(通电加热到350℃后2min，关掉电源降到室温，为一次循环)后阻值零衰减。

图5示出了本发明第三实施例中发热体10，其与上述实施例中的主要区别在于，本实施例中的发热体10为片状发热体。

实施例：以下实施例用于说明如何采用简单的“流延-热压-共烧结”工艺制备片状发热体10。显然，本发明的发热体10也可以采用其它工艺最终实现共烧结制备，也在本发明的保护范围内。

按照430L/3YSZ重量比为40:60称取430L(5微米)20g、3YSZ(Y_0.03Zr_0.97O₂)30g，再称取三乙醇胺(TEA)1.5g和酒精30g，一起加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入1.4g聚乙二醇(PEG400)、1.2g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和1.5g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到导电层素坯A(100mm*100mm)。称取3YSZ陶瓷粉体35.1g、三乙醇胺(TEA)1.1g和酒精30g，加入滚筒球磨罐中球磨分散8h，然后加入0.9g聚乙二醇(PEG400)、1g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和1g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)继续球磨8h制备得到粘稠度合适的流延用浆料，采用流延法使用300微米刀高制备得到阻隔层素坯B(100mm*100mm)。将两层导电层素坯A、一层阻隔层素坯B和两层导电层素坯A依次叠合在一起，真空塑封后使用温等静压将其压合成为一个素坯整体C。将素坯整体C置于空气中于500摄氏度排胶处理4h后，再将其置于真空炉中于1400℃烧结处理4h后得到具有三明治结构的烧结体D。再将烧结体D切割加工成具有一定尺寸和外形的片状主体部11。将片状主体部11的一端使用不锈钢焊料做导电处理，以形成导电连接部12。在片状主体部11的另一端(远离导电连接部12的一端)分别焊接第一电极131、第二电极132。在主体部11和导电连接部12上制备玻璃釉层，以形成保护层14。

于此，该430L/3YSZ片状发热体10即制备完成。通过三点抗弯强度测试，测量得到该片状发热体10材料的机械强度为400MPa。该发热体10的TCR为1350ppm，且线性度极高，便于控温。稳定性测试表明：该发热体10经过6000次干烧循环测试(通电加热到350℃后2min，关掉电源降到室温，为一次循环)后阻值零衰减。

图6-7示出了本发明第四实施例中发热体10，其与上述实施例中的主要区别在于，本实施例中的阻隔层112将第一导电层111和第二导电层113的部分区域间隔开，第一导电层111及第二导电层113延伸出阻隔层112的部分连接导通，从而无需在主体部11的第一端114设置导电连接部12。

具体地，第一导电层111包括第一导电主体部1111以及位于第一导电主体部1111一端的第一导电连接部1112，第二导电层113包括第二导电主体部1131以及位于第二导电主体部1131一端的第二导电连接部1132。阻隔层112位于第一导电主体部1111和第二导电主体部1131之间，将第一导电主体部1111和第二导电主体部1131完全隔开。第一导电连接部1112由第一导电主体部1111的一端向外延伸出阻隔层112，第二导电连接部1132由第二导电主体部1131的一端向外延伸出阻隔层112，第一导电连接部1112、第二导电连接部1132接触导通，使得主体部11在工作状态有电流回路形成。

其中，该第一导电主体部1111可设置于第一导电主体部1111的端部边缘位置，也可设置于邻近第一导电主体部1111端部边缘的位置。相应地，该第二导电连接部1132可设置于第二导电主体部1131的端部边缘位置，也可设置于邻近第二导电主体部1131端部边缘的位置。

与上述实施例类似，本实施例中的发热体10也可以为片状、柱状或针状等各种形状。此外，本实施例中的发热体10也可以采用叠层后高温共烧结法一步制备得到，结构强度高，制备工艺简单。

该发热体10可通过如下制备工艺制备：

S2、阻隔层素坯的制备：

具体地，该阻隔层素坯B的制备可通过以下两种方式实现：

或者，

S4、对素坯整体C进行高温烧结得到烧结体D；

S6、在主体部11的第二端115制备第一电极131、第二电极132；

S7、将主体部11上釉处理，以制备保护层14。

具体地，在本实施例中，导电层素坯A沿第一端114至第二端115延伸方向的长度大于阻隔层素坯B沿第一端114至第二端115延伸方向的长度。在使用该若干层导电层素坯A和若干层阻隔层素坯B进行叠置时，使该若干层导电层素坯A和该若干层阻隔层素坯B在第二端115的端面保持齐平。烧结成型后，导电层素坯A长度多出阻隔层素坯B的部分形成第一导电连接部1112、第二导电连接部1132。

图8-9出了本发明一些实施例中的气溶胶产生装置100，该气溶胶产生装置100可用于对插接于其中的气溶胶形成基质200进行低温烘烤加热，以在不燃烧的状态下释放气溶胶形成基质200中的气溶胶提取物。该气溶胶形成基质200可呈圆柱状，该气溶胶产生装置100大致可呈方形柱状。可以理解地，在其他实施例中，该气溶胶产生装置100并不局限于呈方形柱状，其也可以呈圆柱状、椭圆柱状等其他形状。

该气溶胶产生装置100包括外壳30以及收容于外壳30的发热体10、收容管20、电池40、主板50。该发热体10可以为上述任一实施例中的发热体。

收容管20的内壁面界定出一用于收容气溶胶形成基质200的收容空间21，外壳30的顶壁上开设有用于供气溶胶形成基质200插入的插口31，气溶胶形成基质200可经由插口31插入到收容空间21中。发热体10的上端(设置有导电连接部12的一端)可伸入到收容空间21中并插入到气溶胶形成基质200中，用于在通电发热后对气溶胶形成基质200进行烘烤加热。主板50分别与电池40、发热体10电连接。主板50上布置有相关的控制电路，可借由设置于外壳30上的开关控制电池40与发热体10之间的通断。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种发热体，用于气溶胶产生装置，其特征在于，所述发热体包括主体部(11)；所述主体部(11)包括第一导电层(111)、阻隔层(112)以及第二导电层(113)，其中，所述阻隔层(112)位于所述第一导电层(111)和所述第二导电层(113)之间以将所述第一导电层(111)和所述第二导电层(113)的至少部分区域间隔开；所述第一导电层(111)的一端和所述第二导电层(113)的一端电性导通。

2.根据权利要求1所述的发热体，其特征在于，所述第一导电层(111)、所述第二导电层(113)为导电陶瓷，所述阻隔层(112)为绝缘陶瓷。

3.根据权利要求1所述的发热体，其特征在于，所述第一导电层(111)、所述第二导电层(113)、所述阻隔层(112)均为导电陶瓷，且所述第一导电层(111)及所述第二导电层(113)的电阻率均小于所述阻隔层(112)的电阻率。

4.根据权利要求1所述的发热体，其特征在于，所述第一导电层(111)和所述第二导电层(113)分别对称地设置于所述阻隔层(112)的两相对侧。

5.根据权利要求1所述的发热体，其特征在于，所述第一导电层(111)、所述第二导电层(113)以及所述阻隔层(112)分别由若干层第一导电层素坯、若干层第二导电层素坯以及若干层阻隔层素坯烧结后形成。

6.根据权利要求5所述的发热体，其特征在于，所述主体部(11)由所述若干层第一导电层素坯、所述若干层阻隔层素坯以及所述若干层第二导电层素坯叠合后通过共烧结法一步制备得到。

7.根据权利要求1所述的发热体，其特征在于，所述发热体还包括导电连接部(12)，所述导电连接部(12)设置于所述主体部(11)的一端，以将所述第一导电层(111)及所述第二导电层(113)电性导通。

8.根据权利要求1所述的发热体，其特征在于，所述第一导电层(111)及所述第二导电层(113)延伸出所述阻隔层(112)的部分电性导通。

9.根据权利要求1-8任一项所述的发热体，其特征在于，所述发热体还包括设置于所述主体部(11)外表面的保护层(14)。

10.根据权利要求1-8任一项所述的发热体，其特征在于，所述主体部(11)具有第一端(114)以及与所述第一端(114)相对的第二端(115)，所述第一导电层(111)、所述第二导电层(113)从所述第一端(114)至所述第二端(115)的电阻率一致或者不一致。

11.根据权利要求1-8任一项所述的发热体，其特征在于，所述发热体还包括分别与所述第一导电层(111)及所述第二导电层(113)的另一端连接的第一电极(131)、第二电极(132)。

12.一种用于制备如权利要求1-11任一项所述的发热体的材料，其特征在于，包括用于制备所述第一导电层(111)和所述第二导电层(113)的导电材料以及用于制备所述阻隔层(112)的阻隔材料；所述导电材料包括第一陶瓷相和第一金属相，所述阻隔材料包括第二陶瓷相。

13.根据权利要求12所述的材料，其特征在于，所述第一金属相与所述第一陶瓷相的重量比在30/70～70/30之间。

14.根据权利要求12所述的材料，其特征在于，所述第一金属相包括Ni、Fe、Cu、Co、不锈钢中的至少一种。

15.根据权利要求12所述的材料，其特征在于，所述第一陶瓷相和所述第二陶瓷相分别包括陶瓷本体材料，所述陶瓷本体材料包括氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化钛、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化镍、氧化钇、氧化镧、氧化钐、氧化铌、氧化钼、氧化锌中的至少一种。

16.根据权利要求15所述的材料，其特征在于，所述第一陶瓷相和/或所述第二陶瓷相还包括掺杂于所述陶瓷本体材料的掺杂元素。

17.根据权利要求12-16任一项所述的材料，其特征在于，所述阻隔材料还包括第二金属相。

18.根据权利要求17所述的材料，其特征在于，所述第二金属相包括Ni、Fe、Cu、Co、不锈钢中的至少一种。

19.根据权利要求17所述的材料，其特征在于，所述第一金属相与所述第一陶瓷相的重量比大于所述第二金属相与所述第二陶瓷相的重量比。

20.一种气溶胶产生装置，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的发热体。