CN116332670A - 多孔碳发热体及其制备方法、多孔碳雾化芯与电子烟 - Google Patents

多孔碳发热体及其制备方法、多孔碳雾化芯与电子烟 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种多孔碳发热体及其制备方法、多孔碳雾化芯与电子烟，属于雾化装置领域。多孔碳发热体具有雾化表面和吸油表面，多孔碳发热体内具有柱状通孔，通孔具有分别位于雾化表面和吸油表面的开口，并可实现雾化表面的开口直径小于吸油表面的开口直径，从而达到雾化气溶胶颗粒细，吸油导油速度快的目的。本申请并且提供了多孔碳发热体的制备方法，以纤维材料为造孔模板，将模板纤维材料与碳化前驱体混合制成复合前驱体，将复合前驱体中的模板纤维除去后碳化或将复合前驱体碳化后除去模板纤维，制得多孔碳。本申请所提供的多孔碳发热体的通孔发达，通孔率高，可大大提高多孔碳雾化芯的性能。

Description

多孔碳发热体及其制备方法、多孔碳雾化芯与电子烟
技术领域
本申请涉及雾化装置领域，具体而言，涉及一种多孔碳发热体及其制备方法、多孔碳雾化芯与电子烟。
背景技术
目前电子烟雾化多采用多孔陶瓷雾化芯，其结构为多孔陶瓷表面印刷金属线路，金属线路通电加热雾化烟油。由于陶瓷不导电，因而陶瓷不发热，只有金属线路发热。当烟油从多孔陶瓷渗透接触到金属线路时即发生雾化，所以多孔陶瓷雾化实际上是金属雾化，雾化发生在金属线路与陶瓷的接触边界的一条线上，可以称为线雾化。由于陶瓷雾化芯属于线雾化，所以雾化面积很小，雾化烟雾量受限，因此，容易积碳堵孔，影响工作稳定性；容易产生金属离子和金属味道；为了提高雾化烟雾量往往需要提高雾化温度，这将导致有害产物的增加；金属的催化作用还可能产生有害反应。
多孔碳由于本身可导电发热，可实现体加热体雾化，雾化面积大，烟雾量大，不易堵孔；碳生物相容性好，保证电子烟口感好，烟雾纯正健康。但是，目前的多孔碳发热体的导油储油能力有待提示，使得迄今为止多孔碳雾化并未实现广泛应用。
多孔碳本身能够导电发热，属于体加热体雾化，多孔碳本身的性质及其体加热特征导致其具有一系列优势。从原理上说，多孔碳雾化芯更健康，碳材质化学稳定性高，无催化作用，可避免有害反应发生及有害产物生成；由于多孔碳是体加热，所以其加热雾化面积大，在更低的温度即可达到与陶瓷雾化芯同样的烟雾量，可减少有害反应的发生及有害产物的生成。由于在多孔碳中雾化，所以无金属离子，无金属味；碳材料生物相容性好，口感好；由于是体雾化，雾化面积大，烟雾量大，不堵孔，工作稳定，寿命长，不干烧，避免糊味，并有利于实现雾化芯微型化。但是，目前的多孔碳(如活性炭)都不是通孔，雾化烟雾量很小，因此，设计制备具有发达通孔结构的多孔碳是实现其雾化应用的基础。
发明内容
本申请的目的在于提供一种多孔碳发热体及其制备方法、多孔碳雾化芯与电子烟，多孔碳发热体的导油储油能力和雾化能力有效提高，能够更好地应用于多孔碳雾化芯及电子烟。
本申请的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种多孔碳发热体，多孔碳发热体具有雾化表面和吸油表面，多孔碳发热体内具有柱状互连通孔，通孔具有分别位于雾化表面和吸油表面的开口。
本申请实施例提供的多孔碳发热体，内部具有互连通孔，该通孔具有分别位于雾化表面和吸油表面的开口，有利于多孔碳发热体进行导油和储油，多孔碳发热体的导油储油能力和雾化能力均能有效提高，使得多孔碳发热体能够更好地应用于多孔碳雾化芯及电子烟。
在一些可能的实施方案中，通孔满足以下条件(a1)～(a3)中的至少一项；(a1)孔径为0.1μm～100μm；(a2)孔径为1μm～30μm；(a3)孔径为1μm～15μm。
上述技术方案中，通孔具有合适的孔径大小，使得通孔具有较好的导油储油能力及合适的雾化能力。
在一些可能的实施方案中，通孔包括相互连通的多段柱状孔，相连两段柱状孔之间，满足以下条件(b1)～(b3)中的一项；(b1)通过一者端部和另一者端部连通；(b2)通过一者端部和另一者侧壁贯通；(b3)通过两者的侧壁交叉贯通。
上述技术方案中，通孔的各段为柱状，且相邻柱状孔之间可以通过不同的方式连通，使得通孔能够较好地贯通分布在多孔碳发热体内，通过通孔能够较好地提高多孔碳发热体的导油储油能力。
在一些可能的实施方案中，多孔碳发热体为第一类通孔结构多孔碳发热体，第一类通孔结构多孔碳发热体的孔径在多孔碳发热体中均匀分布，第一类通孔结构多孔碳发热体位于雾化表面的通孔的开口的口径与位于吸油表面的通孔的开口的口径相同。
上述技术方案中，多孔碳的制备工艺简单，有利于降低成本，经适当选择开口口径也可实现较好的吸油导油和雾化功能。
在一些可能的实施方案中，在第一类通孔结构多孔碳发热体的雾化表面和吸油表面，通孔的开口的口径均为1μm～15μm。
上述技术方案中，开口口径大小比较适中，在保持工艺简单成本低的优势下仍能获得较好的雾化性能。
在一些可能的实施方案中，多孔碳发热体为第二类通孔结构多孔碳发热体，第二类通孔结构多孔碳发热体的孔径在多孔碳发热体的雾化表面一侧小于吸油表面一侧，第二类通孔结构多孔碳发热体位于雾化表面的通孔的开口的口径小于位于吸油表面的通孔的开口的口径。
上述技术方案中，雾化表面具有相对较小的开口，便于多孔碳发热体雾化出颗粒较小的气溶胶颗粒；吸油表面具有相对较大的开口，使得多孔碳发热体能够更好地实现导油储油，能够提供较大的供油速度，提高雾化烟雾量。
在一些可能的实施方案中，在第二类通孔结构多孔碳发热体的雾化表面，通孔的开口的口径为1μm～15μm。
上述技术方案中，在雾化表面，通孔的开口满足特定口径要求，避免开口过小导致烟油难以雾化，同时避免开口过大导致雾化出颗粒过大的气溶胶颗粒影响吸食口感。
在一些可能的实施方案中，在第二类通孔结构多孔碳发热体的吸油表面，通孔的开口包括口径为20μm～30μm的第一开口和口径为80μm～100μm的第二开口。
上述技术方案中，在吸油表面，配置有满足不同特定口径要求的第一开口和第二开口，其中，相对较小的第一开口具有较好的毛细作用，相对较大的第二开口具有更大的吸油速率，通过第一开口和第二开口的配置，有利于吸油侧更好地实现导油储油。
在一些可能的实施方案中，在第二类通孔结构多孔碳发热体的吸油表面的通孔的开口中，第二开口的数量占比≤30％。
上述技术方案中，第二开口在吸油表面的开口中的数量占比在一定标准以下，避免相对较大的第二开口数量过大，使得该吸油侧保持较好的毛细作用和较高的机械强度。
在一些可能的实施方案中，多孔碳本体内的柱状孔单定向分布、多定向分布或者各向同性分布。
上述技术方案中，单定向孔具有最小的导油阻力，可以提高导油速度；多定向具有较小的导油阻力，增加储油导油量；各向同性的孔能够提高多孔碳孔结构的利用率，更好地兼顾导油速度、雾化速度及储油能力。
第二方面，本申请实施例提供一种多孔碳的制备方法，采用纤维材料作为造孔模板进行制备，以制备具有上述结构的多孔碳。
在一些可能的实施方案中，多孔碳发热体的制备采用第一类制备方法，第一类制备方法包括如下步骤：(1)选择纤维材料为造孔模板，将模板纤维材料直接与碳化前驱体混合或经加工处理后与碳化前驱体混合，制成复合前驱体；(2)将复合前驱体固化成型；(3)将复合前驱体中的造孔模板纤维材料以溶解或热分解的方法去除，制成多孔前驱体；(4)将多孔前驱体碳化，获得多孔碳；(5)将多孔碳切割成型，制成多孔碳发热体。
在一些可能的实施方案中，多孔碳发热体的制备采用第二类制备方法，包括如下步骤：(1)将模板纤维材料直接与碳化前驱体混合或经加工处理后与碳化前驱体混合，制成复合前驱体；(2)将复合前驱体固化成型；(3)将复合前驱体碳化，制得碳化复合材料；(4)将碳化复合材料中的造孔模板以酸或碱刻蚀去除，制得多孔碳；(5)将多孔碳切割成型，制成多孔碳发热体。
在上述实施方案中，选择纤维材料为模板，有利于提高多孔碳的通孔率，并获得柱状互连通孔，有利于减小导油阻力。
可选地，模板纤维材料包括聚乙烯醇缩丁醛纤维、聚乙烯吡咯烷酮纤维、聚乙烯醇纤维、聚氧化乙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚甲基丙烯酸甲酯纤维、二氧化硅纤维、玻璃纤维和氧化铝纤维中的一种或多种。
在一些可能的实施方案中，模板纤维直径满足以下条件(c1)～(c3)中的至少一项：(c1)孔径为0.1μm～100μm；(c2)孔径为1μm～30μm；(c3)孔径为1μm～15μm。
在一些可能的实施方案中，碳化前驱体包括但不限于环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚丙烯腈、沥青的一种或多种。
在一些可能的实施方案中，模板纤维具有第一直径，第一直径为但不限于1μm～15μm。
在上述实施方案中，采用第一直径模板纤维材料直接与碳化前驱体混合的方法制得的多孔碳发热体的通孔的孔径均匀分布，雾化表面与吸油表面具有相同的开口口径，开口口径为1μm～15μm。
在上述实施方案中，模板纤维材料采用第一类加工处理方法或者第二类加工处理方法进行处理。
模板纤维材料的第一类加工处理方法为：将第一直径模板纤维铺展制成模板纤维毡；模板纤维材料的第二类加工处理方法为：(1)将具有第二直径和第三直径的模板纤维材料按一定比例均匀混合，获得混合模板纤维；(2)将混合模板纤维铺展制成混合模板纤维毡；(3)将第一直径的模板纤维铺展在混合模板纤维毡上，制成双层模板纤维毡。
在上述实施方案中，第二直径小于第三直径，以获得不同的吸油表面通孔开口口径。在一些可能的实施方案中，第二直径为20μm～30μm，第三直径为80μm～100μm。在一些可能的实施方案中，第三直径纤维的数量占比不超过30％。
在上述实施方案中，采用模板纤维材料的第一类加工处理方法制得的多孔碳发热体的通孔的孔径均匀分布，雾化表面与吸油表面具有相同的开口口径。在一些可能的实施方案中，开口口径为1μm～15μm。
在上述实施方案中，采用模板纤维材料的第二类加工处理方法制得的多孔碳发热体的雾化表面一侧通孔的孔径小于吸油表面一侧的通孔的孔径，雾化表面的通孔的开口口径小于吸油表面的通孔的开口口径。在一些可能的实施方案中，在雾化表面，通孔的开口口径为1μm～15μm，在吸油表面，通孔的开口包括口径为20μm～30μm的第一开口和口径为80μm～100μm的第二开口，其中第二开口的数量占比不超过30％。
第三方面，本申请实施例提供一种多孔碳雾化芯，包括电极以及如上述实施例的多孔碳发热体，电极印制在多孔碳发热体的表面。
第四方面，本申请实施例提供一种电子烟，包括如上述实施例的多孔碳雾化芯。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电子烟的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的第一种雾化芯的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的第一种雾化芯的扫描电镜图片；
图4为本申请实施例提供的第二种雾化芯的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的第三种雾化芯的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的第四种雾化芯的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的第五种雾化芯的结构示意图。
图标：10-电子烟；100-雾化芯；110-多孔碳发热体；111-多孔碳本体；1111-雾化表面；1112-吸油表面；112-通孔；1121-开口；120-电极；200-烟弹壳体；300-烟杆壳体；400-烟油；500-密封套；600-电源；700-控制电路；800-压力传感器；900-充电接口。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“垂直”、“平行”等并不表示要求部件绝对垂直或平行，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
申请人注意到，目前的多孔碳中，大多数都是闭孔，导致其中的孔洞不能有效发挥导油储油功能，因而表现为导油储油能力较低，雾化烟雾量很小。
基于此，本申请提出一种多孔碳发热体，内部具有通孔，通孔具有分别位于雾化表面和吸油表面的开口；该通孔和闭孔相比，有利于多孔碳发热体更顺畅地进行导油和储油，使得多孔碳具有更好的导油储油能力和雾化能力，多孔碳能够更好地应用于雾化芯及电子烟。
以下将结合具体实施例，对本申请关于多孔碳发热体及其制备方法、多孔碳雾化芯及电子烟的技术方案进行示例性的说明。
参见图1，本申请实施例提供一种电子烟10，包括多孔碳雾化芯100。需要说明的是，电子烟10可以根据需要配置用于安装多孔碳雾化芯100的壳体结构；另外，电子烟10还可以包括其他功能结构。在本申请中，电子烟10中多孔碳雾化芯100以外的结构统称为主体结构，该主体结构可以按照本领域常规的方式设置，也可以根据需要进行设计。
作为示例，主体结构包括烟弹壳体200、烟杆壳体300、烟油400、密封套500、电源600、控制电路700、压力传感器800、充电接口900等。其中，烟弹壳体200和烟杆壳体300相互连接，烟弹壳体200设有与烟杆壳体300连通的气溶胶通道；密封套500密封连接在烟弹壳体200的内壁和多孔碳雾化芯100之间，用于将烟油400密封在烟弹壳体200内；电源600、控制电路700、压力传感器800和充电接口900均设于烟杆壳体300内，电源600连接在控制电路700，控制电路700与多孔碳雾化芯100电性连接，压力传感器800和充电接口900等均连接于电源600。
参见图2～图5，本申请实施例中，多孔碳雾化芯100包括多孔碳发热体110。需要说明的是，多孔碳雾化芯100中除了多孔碳发热体110，还可以按照常规的方式在多孔碳发热体110的表面配置电极120。其中，电极120的形式不限，可以是在多孔碳发热体110的表面焊接导电引线，也可以是在多孔碳发热体110的表面抵接弹簧顶针。
继续参见图2～图5，本申请实施例中，多孔碳发热体110包括多孔碳本体111，多孔碳本体111具有雾化表面1111和吸油表面1112，多孔碳本体111内具有互连通孔112，通孔112具有分别位于雾化表面1111和吸油表面1112的开口1121。
需要说明的是，吸油表面1112和雾化表面1111的表面形貌可以相同也可以不同，吸油表面1112和雾化表面1111的描述主要用于区分二者在电子烟10中的功能和位置。在多孔碳发热体110中，雾化表面1111和吸油表面1112是指多孔碳发热体110中位置不同的表面，雾化表面1111和吸油表面1112各自的数量均可以为一个或者多个；在多孔碳雾化芯100中，雾化表面1111可以是多孔碳发热体110中设有电极120的表面，吸油表面1112可以是多孔碳发热体110中未设有电极120的表面。
本申请中，多孔碳发热体110中的孔洞主要为通孔112形式，其内的通孔112的占比例如占所有孔洞的70％以上、80％以上、95％以上甚至95％以上。可以理解的是，除了具有通孔112，多孔碳发热体110中，允许有部分非连通形式的孔洞。
本申请实施例提供的多孔碳发热体110，内部具有互连通孔112，该通孔112具有分别位于雾化表面1111和吸油表面1112的开口1121，有利于多孔碳发热体110进行导油和储油，多孔碳发热体110的导油储油能力和雾化能力均能有效提高，使得多孔碳发热体110能够更好地应用于多孔碳雾化芯100及电子烟10。
需要说明的是，本申请中，通孔112的形状结构不限，通孔112可以仅包括一个通道，对应的，该形式的通孔112仅在一个雾化表面1111和一个吸油表面1112具有开口1121；另外，通孔112也可以包括多个通道，对应的，该形式的通孔112可能在多个雾化表面1111和/或多个吸油表面1112具有开口1121，对应不同的通道。
在一些可能的实施方案中，通孔112包括相互连通的多段柱状孔。其中，柱状孔是指沿指定轴向延伸的柱形的通道，其形状不限，例如，其横截面的形状可以是圆形、椭圆形、多边形、其他规则形状或者不规则形状，其横截面的形状可选为圆形。
作为第一种示例，相连两段柱状孔之间，通过一者端部和另一者端部连通。
作为第二种示例，相连两段柱状孔之间，通过一者端部和另一者侧壁贯通。
作为第三种示例，相连两段柱状孔之间，通过两者的侧壁交叉贯通。
上述技术方案中，通孔112的各段为柱状，且相邻柱状孔之间可以通过不同的方式连通，使得通孔112能够较好地贯通分布在多孔碳发热体110内，通过通孔112能够较好地提高多孔碳发热体110的导油储油能力。
进一步地，多孔碳本体111内的柱状孔单定向分布、多定向分布或者各向同性分布。
其中，柱状孔单定向分布，是指不同的柱状孔的轴向保持为一个指定方向，例如图5所示的结构。柱状孔多定向分布，是指不同的柱状孔的轴向为有限的多个方向，例如为10个方向以下，比如为多孔碳发热体110的高度方向、宽度方向和长度方向。柱状孔各向同性分布，是指不同的柱状孔的轴向在多孔碳发热体110中没有指定的分布规律，柱状孔的延伸方向随机没有规律。
上述技术方案中，单定向孔具有最小的导油阻力，可以提高导油速度；多定向具有较小的导油阻力，增加储油导油量；各向同性的孔能够提高多孔碳孔结构的利用率，更好地兼顾导油速度、雾化速度及储油能力。
在一些可能的实施方案中，通孔112的孔径为0.1μm～100μm；通孔112的孔径可选为1μm～30μm；通孔112的孔径进一步可选为1μm～15μm，例如但不限于为1μm、5μm、10μm或15μm中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
上述技术方案中，通孔112具有合适的孔径大小，使得通孔112具有较好的导油储油能力及合适的雾化能力。
在本申请的实施例中，多孔碳发热体110分为第一类通孔结构多孔碳发热体和第二类通孔结构多孔碳发热体。
可选地，作为第一种示例，多孔碳发热体110为第一类通孔结构多孔碳发热体，第一类通孔结构多孔碳发热体的孔径在多孔碳发热体110中均匀分布，第一类通孔结构多孔碳发热体位于雾化表面1111的通孔112的开口1121的口径与位于吸油表面1112的通孔112的开口1121的口径相同。
作为示例，在第一类通孔结构多孔碳发热体的雾化表面1111和吸油表面1112，通孔112的开口1121的口径均为1μm～15μm。
可选地，多孔碳发热体110为第二类通孔结构多孔碳发热体，第二类通孔结构多孔碳发热体的孔径在多孔碳发热体110的雾化表面1111一侧小于吸油表面1112一侧，第二类通孔结构多孔碳发热体位于雾化表面1111的通孔112的开口1121的口径小于位于吸油表面1112的通孔112的开口1121的口径。
需要说明的是，位于雾化表面1111的通孔112的开口1121的口径的分布范围为X1～X2，位于吸油表面1112的通孔112的开口1121的口径的分布范围为X3～X4，上述的技术方案是指X3大于X2，也就是说，位于吸油表面1112的通孔112的开口1121均大于雾化表面1111的通孔112的开口1121。
上述技术方案中，雾化表面1111具有相对较小的开口1121，便于多孔碳发热体110雾化出颗粒较小的气溶胶颗粒；吸油表面1112具有相对较大的开口1121，使得多孔碳发热体110能够更好地实现导油储油，能够提供较大的供油速度，提高雾化烟雾量。
作为示例，在第二类通孔结构多孔碳发热体的雾化表面1111，通孔112的开口1121的口径为5μm～10μm。
上述技术方案中，在雾化表面1111，通孔112的开口1121满足特定口径要求，避免开口1121过小导致烟油400受难以雾化，同时避免开口1121过大导致雾化出颗粒过小的气溶胶颗粒影响吸食口感。
作为示例，在第二类通孔结构多孔碳发热体的吸油表面1112，通孔112的开口1121包括口径为20μm～30μm的第一开口1121和口径为80μm～100μm的第二开口1121。
上述技术方案中，在吸油表面1112，配置有满足不同特定口径要求的第一开口1121和第二开口1121，其中，相对较小的第一开口1121具有较好的毛细作用，相对较大的第二开口1121具有较好的浸润作用，通过第一开口1121和第二开口1121的配置，有利于吸油侧更好地实现导油储油。
可选地，在吸油表面1112的通孔112的开口1121中，第二开口1121的数量占比≤30％。
上述技术方案中，第二开口1121在吸油表面1112的开口1121中的数量占比在一定标准以下，避免相对较大的第二开口1121数量过多，使得该吸油侧保持较好的毛细作用和较高的机械强度。
需要说明的是，本申请中，通孔112的结构和分布形式可以根据模板法或添加造孔剂的方法进行调控，通孔112结构的分布形式、孔径、开口1121大小和开口1121数量占比均可以按照本领域公知的检测标准进行。
本申请实施例提供一种多孔碳的制备方法，采用纤维材料作为造孔模板进行制备，以制备具有上述结构的多孔碳发热体110。
其中，多孔碳发热体110的制备采用第一类制备方法或者第二类制备方法。
在一些可能的实施方案中，多孔碳发热体110的制备采用第一类制备方法，第一类制备方法包括如下步骤：(1)选择纤维材料为造孔模板，将模板纤维材料直接与碳化前驱体混合或经加工处理后与碳化前驱体混合，制成复合前驱体；(2)将复合前驱体固化成型；(3)将复合前驱体中的造孔模板纤维材料以溶解或热分解的方法去除，制成多孔前驱体；(4)将多孔前驱体碳化，获得多孔碳；(5)将多孔碳切割成型，制成多孔碳发热体110。
在一些可能的实施方案中，多孔碳发热体110的制备采用第二类制备方法，包括如下步骤：(1)将模板纤维材料直接与碳化前驱体混合或经加工处理后与碳化前驱体混合，制成复合前驱体；(2)将复合前驱体固化成型；(3)将复合前驱体碳化，制得碳化复合材料；(4)将碳化复合材料中的造孔模板以酸或碱刻蚀去除，制得多孔碳；(5)将多孔碳切割成型，制成多孔碳发热体110。
在上述实施方案中，选择纤维材料为模板，有利于提高多孔碳的通孔率，并获得柱状互连通孔112，有利于减小导油阻力。
可选地，模板纤维材料包括聚乙烯醇缩丁醛纤维、聚乙烯吡咯烷酮纤维、聚乙烯醇纤维、聚氧化乙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚甲基丙烯酸甲酯纤维、二氧化硅纤维、玻璃纤维和氧化铝纤维中的一种或多种。
可选地，第一类制备方法中，模板纤维材料包括但不限于聚乙烯醇缩丁醛纤维、聚乙烯吡咯烷酮纤维、聚乙烯醇纤维、聚氧化乙烯纤维、聚氯乙烯纤维和聚甲基丙烯酸甲酯纤维中的一种或多种。
第二类制备方法中，与第一类制备方法不同的是，造孔模板的去除在碳化以后进行，去除方法为利用酸或碱刻蚀，可选地，选用的模板纤维材料不同，第二类制备方法中，模板纤维材料为但不限于二氧化硅纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维中的一种或其组合。该类纤维具有高的热稳定性，能够耐受碳化温度而不分解或熔化。
在一些可能的实施方案中，用以刻蚀模板纤维的酸和碱包括但不限于氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸和氢氧化钠中的一种或多种。
在一些可能的实施方案中，模板纤维直径满足以下条件(c1)～(c3)中的至少一项：(c1)孔径为0.1μm～100μm；(c2)孔径为1μm～30μm；(c3)孔径为1μm～15μm。
在一些可能的实施方案中，碳化前驱体包括但不限于环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚丙烯腈和沥青的一种或多种。
在上述实施方案中，模板纤维材料直接与碳化前驱体混合方法包括如下步骤：(1)将碳化前驱体溶解于适当溶剂中制成溶液；(2)将模板纤维材料分散于碳化前驱体溶液中，制成碳化前驱体复合溶液；(3)将碳化前驱体复合溶液倒入适当溶剂中；(4)将碳化前驱体复合溶液中的溶剂静置蒸发，并固化成型，获得复合前驱体。
在一些可能的实施方案中，模板纤维具有第一直径，第一直径为但不限于1μm～15μm。
在上述实施方案中，采用第一直径模板纤维材料直接与碳化前驱体混合的方法制得的多孔碳发热体110的通孔112的孔径均匀分布，雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径，开口口径为1μm～15μm。
在上述实施方案中，碳化前驱体的可选溶剂为DMF、乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯和水中的一种或多种。
在上述实施方案中，模板纤维材料采用第一类加工处理方法或者第二类加工处理方法进行处理。
模板纤维材料的第一类加工处理方法为：将第一直径模板纤维铺展制成模板纤维毡；模板纤维材料的第二类加工处理方法为：(1)将具有第二直径和第三直径的模板纤维材料按一定比例均匀混合，获得混合模板纤维；(2)将混合模板纤维铺展制成混合模板纤维毡；(3)将第一直径的模板纤维铺展在混合模板纤维毡上，制成双层模板纤维毡。
在上述实施方案中，第二直径小于第三直径，以获得不同的吸油表面1112的通孔112的开口口径。在一些可能的实施方案中，第二直径为20μm～30μm，第三直径为80μm～100μm。在一些可能的实施方案中，第三直径纤维的数量占比不超过30％。
在上述实施方案中，采用模板纤维材料的第一类加工处理方法制得的多孔碳发热体110的通孔112的孔径均匀分布，雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径。在一些可能的实施方案中，开口口径为1μm～15μm。
在上述实施方案中，采用模板纤维材料的第二类加工处理方法制得的多孔碳发热体110的雾化表面1111一侧通孔112的孔径小于吸油表面1112一侧的通孔112的孔径，雾化表面1112的通孔112的开口口径小于吸油表面1112的通孔112的开口口径。在一些可能的实施方案中，在雾化表面1111，通孔112的开口口径为1μm～15μm，在吸油表面1112，通孔112的开口包括口径为20μm～30μm的第一开口和口径为80μm～100μm的第二开口，其中第二开口的数量占比不超过30％。
在上述实施方案中，在模板纤维材料的加工处理过程中，通过定向梳理、定向编织、定向排列及搅拌混合等方法实现纤维的取向控制，获得单定向、多定向及各向同性取向的模板纤维毡，并最终获得柱状孔单定向分布、多定向分布和各向同性分布的多孔碳发热体110。
在上述实施方案中，复合前驱体的固化方法为加热固化、光固化等形式。
在上述实施方案中，将复合前驱体中的造孔模板纤维材料溶解去除的方法为：选用可溶解模板纤维的溶剂，将复合前驱体放入溶剂中浸泡清洗，获得多孔前驱体。在一些可能的实施方案中，可选溶剂为DMF、乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯和水中的一种或多种。
在上述实施方案中，将复合前驱体中的造孔模板纤维材料热分解的方法为：将复合前驱体放入高温炉中，在加热到适当稳定保温一定时间，在保温温度下模板纤维分解为气体去除，获得多孔前驱体。加热温度为模板纤维的热分解温度，保温时间根据模板纤维的分解速率确定，一般0.5h～4h。
在上述实施方案中，将多孔前驱体碳化的方法为：将多孔前驱体放入高温炉中，在保护气氛中加热到700℃～1200℃，保温0.5h～4h。
在上述实施方案中，将多孔碳切割成型制成多孔碳发热体110的方法为激光切割、线切割和机械切割中的一种。
以下将结合具体实施例对本申请的技术方案进行说明。
实施例1
将沥青溶解于二甲苯中制成碳化前驱体溶液，将直径为15μm的聚乙烯吡咯烷酮纤维分散于碳化前驱体溶液中，制成碳化前驱体复合溶液，将碳化前驱体复合溶液倒入模具中并将其中的溶剂120℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于中乙醇浸泡24h，除去聚乙烯吡咯烷酮纤维。将除去聚乙烯吡咯烷酮纤维后的前驱体在氮气保护下以2℃/分钟的升温速率加热至1000℃，保温2h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径，开口口径为15μm。如图2所示，多孔碳雾化芯100中，多孔碳发热体110的孔为柱状通孔112，具有位于雾化表面1111(电极120所在表面)的开口1121和位于吸油表面1112(未设电极120的表面)的开口1121。其中，通孔112由多段柱状孔组成，一些柱状孔之间通过孔道之间交叉贯通的方式互相连通(即相连两段柱状孔之间，通过两者的侧壁交叉贯通)；柱状孔取向为各向同性，柱状孔通道横截面为圆形，多孔碳雾化芯100断面形貌如图3所示。
实施例2
将聚丙烯腈溶解于DMF中制成碳化前驱体溶液，将直径为15μm的聚乙烯醇纤维分散于碳化前驱体溶液中，制成碳化前驱体复合溶液，将碳化前驱体复合溶液倒入模具中并将其中的溶剂90℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于中水中浸泡24h，除去聚乙烯醇纤维。将除去聚乙烯醇纤维后的前驱体在氮气保护下以2℃/分钟的升温速率加热至1200℃，保温2h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径，开口口径为10μm。如图4所示，多孔碳雾化芯100中，多孔碳发热体110的孔为柱状通孔112，具有位于雾化表面1111(电极120所在表面)的开口1121和位于吸油表面1112(未设电极120的表面)的开口1121。其中，通孔112由多段柱状孔组成，一些柱状孔之间通过一段柱状孔的端部与另一段柱状孔的侧壁贯通的方式互相连通(即相连两段柱状孔之间，通过一者端部和另一者侧壁贯通)；柱状孔取向为各向同性，柱状孔通道横截面为圆形。
实施例3
将均一直径为30μm的聚乙烯醇纤维铺展制成模板纤维毡，将酚醛树脂溶解于乙醇中制成碳化前驱体溶液，将模板纤维毡浸入碳化前驱体溶液中，并将其中的溶剂90℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于中水中浸泡6h，除去聚乙烯醇纤维毡。将除去聚乙烯醇纤维后的前驱体在氮气保护下以5℃/分钟的升温速率加热至700℃，保温2h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径，开口口径为10μm。如图4所示，多孔碳雾化芯100中，多孔碳发热体110的孔为柱状通孔112，具有位于雾化表面1111(电极120所在表面)的开口1121和位于吸油表面1112(未设电极120的表面)的开口1121。其中，通孔112由多段柱状孔组成，一些柱状孔之间通过一段柱状孔的端部与另一段柱状孔的侧壁贯通的方式互相连通(即相连两段柱状孔之间，通过一者端部和另一者侧壁贯通)；柱状孔取向为各向同性，柱状孔通道横截面为圆形。
实施例4
将具有第二直径20μm的聚乙烯醇缩丁醛纤维制成纤维毡并将第三直径80μm的聚乙烯醇缩丁醛纤维制成纤维毡，两层纤维毡叠压得到模板纤维，获得混合模板纤维铺展制成模板纤维毡，将沥青溶解于二甲苯中制成碳化前驱体溶液，将模板纤维毡浸入碳化前驱体溶液中，并将其中的溶剂100℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于乙醇中浸泡3h，除去聚乙烯醇缩丁醛纤维毡。将除去聚乙烯醇缩丁醛纤维后的前驱体在氮气保护下以5℃/分钟的升温速率加热至700℃，保温2h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面1111与吸油表面1112具有不同的开口口径，雾化表面开口口径为20μm，吸油表面开口口径80μm。
实施例5
将均一直径为30μm的氧化铝纤维均匀分散在环氧树脂溶液中，并将其中的溶剂90℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于盐酸溶液中浸泡6h，除去氧化铝纤维。将除去氧化铝纤维后的前驱体在氮气保护下以5℃/分钟的升温速率加热至900℃，保温2h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径，开口口径为30μm。如图2所示，多孔碳雾化芯100中，多孔碳发热体110的孔为柱状通孔112，具有位于雾化表面1111(电极120所在表面)的开口1121和位于吸油表面1112(未设电极120的表面)的开口1121。其中，通孔112由多段柱状孔组成，一些柱状孔之间通过孔道之间交叉贯通的方式互相连通(即相连两段柱状孔之间，通过两者的侧壁交叉贯通)；柱状孔取向为各向同性，柱状孔通道横截面为圆形，雾化芯断面形貌如图3所示。
实施例6
将具有第二直径30μm的二氧化硅纤维制成纤维毡并将第三直径100μm的二氧化硅纤维制成纤维毡，两层纤维毡叠压得到模板纤维，获得混合模板纤维铺展制成模板纤维毡，将酚醛树脂溶解于乙醇中制成碳化前驱体溶液，将模板纤维毡浸入碳化前驱体溶液中，并将其中的溶剂100℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于氢氟酸溶液中浸泡3h，除去二氧化硅纤维毡。将除去二氧化硅纤维后的前驱体在氮气保护下以2℃/分钟的升温速率加热至800℃，保温2h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面与吸油表面具有不同的开口口径，雾化表面开口口径为30μm，吸油表面开口口径100μm。如图5所示，多孔碳雾化芯100中，多孔碳发热体110的孔为柱状通孔112，具有位于雾化表面1111(电极120所在表面)的开口1121和位于吸油表面1112(未设电极120的表面)的开口1121。其中，通孔112由多段柱状孔组成，一些柱状孔之间通过一段柱状孔的端部与另一段柱状孔的侧壁贯通的方式互相连通(即相连两段柱状孔之间，通过一者端部和另一者侧壁贯通)，同时也存在纤维之间交叉贯通的方式连通；柱状孔通道横截面为圆形，且雾化芯上半部分区域孔道直径小于下半部分孔道直径。
实施例7
将均一直径为20μm的玻璃纤维以沿长度方向高度定向的方式浸入环氧树脂溶液中，并将其中的溶剂90℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于氢氟酸溶液中浸泡6h，除去玻璃纤维。将除去玻璃纤维后的前驱体在氮气保护下以2℃/分钟的升温速率加热至700℃，保温5h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径，开口口径为20μm。如图6所示，多孔碳雾化芯100中，多孔碳发热体110的孔为柱状通孔112，具有位于雾化表面1111(电极120所在表面)的开口1121和位于吸油表面1112(未设电极120的表面)的开口1121。其中，通孔112为柱状孔，该柱状孔为贯通上下表面(相对分布的雾化表面1111和吸油表面1112)的定向孔道，即柱状孔取向为单定向；柱状孔通道横截面为圆形。
实施例8
将直径为20μm的聚乙烯醇纤维和直径为80μm的聚乙烯醇纤维混合并均匀分散，将酚醛树脂溶解于乙醇中制成碳化前驱体溶液，将均匀混合后的纤维浸入碳化前驱体溶液中，并将其中的溶剂90℃静置蒸发，并在此温度下固化成型，获得复合前驱体。将复合前驱体置于中水中浸泡6h，除去聚乙烯醇纤维。将除去聚乙烯醇纤维后的前驱体在氮气保护下以5℃/分钟的升温速率加热至1000℃，保温2h；自然冷却得到多孔碳块体，并经过激光切割及电极制备工艺得到多孔碳雾化芯100。雾化表面1111与吸油表面1112具有相同的开口口径，开口口径为20μm。如图7所示，多孔碳雾化芯100中，多孔碳发热体110的孔为柱状通孔112，具有位于雾化表面1111(电极120所在表面)的开口1121和位于吸油表面1112(未设电极120的表面)的开口1121。其中，通孔112由多段柱状孔组成，一些柱状孔之间通过一段柱状孔的端部与另一段柱状孔的侧壁贯通的方式互相连通(即相连两段柱状孔之间，通过一者端部和另一者侧壁贯通)，同时也存在纤维之间交叉贯通的方式连通；柱状孔取向为各向同性，柱状孔通道横截面为圆形。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种多孔碳发热体，其特征在于，所述多孔碳发热体具有雾化表面和吸油表面，所述多孔碳发热体内具有柱状互连通孔，所述通孔具有分别位于所述雾化表面和所述吸油表面的开口。
2.根据权利要求1所述的多孔碳发热体，其特征在于，所述通孔孔径满足以下条件(a1)～(a3)中的至少一项；
(a1)孔径为0.1μm～100μm；
(a2)孔径为1μm～30μm；
(a3)孔径为1μm～15μm。
3.根据权利要求1所述的多孔碳发热体，其特征在于，所述通孔包括相互连通的多段柱状孔，相连两段所述柱状孔之间，满足以下条件(b1)～(b3)中的一项；
(b1)通过一者端部和另一者端部连通；
(b2)通过一者端部和另一者侧壁贯通；
(b3)通过两者的侧壁交叉贯通。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的多孔碳发热体，其特征在于，所述多孔碳发热体为第一类通孔结构多孔碳发热体，所述第一类通孔结构多孔碳发热体的孔径在所述多孔碳发热体中均匀分布，所述第一类通孔结构多孔碳发热体位于所述雾化表面的所述通孔的开口的口径与位于所述吸油表面的所述通孔的开口的口径相同。
5.根据权利要求4所述的多孔碳发热体，其特征在于，在所述第一类通孔结构多孔碳发热体的所述雾化表面和所述吸油表面，所述通孔的开口的口径均为1μm～15μm。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的多孔碳发热体，其特征在于，所述多孔碳发热体为第二类通孔结构多孔碳发热体，所述第二类通孔结构多孔碳发热体的孔径在所述多孔碳发热体的所述雾化表面一侧小于所述吸油表面一侧，所述第二类通孔结构多孔碳发热体位于所述雾化表面的所述通孔的开口的口径小于位于所述吸油表面的所述通孔的开口的口径。
7.根据权利要求6所述的多孔碳发热体，其特征在于，在所述第二类通孔结构多孔碳发热体的所述雾化表面，所述通孔的开口的口径为1μm～15μm。
8.根据权利要求7所述的多孔碳发热体，其特征在于，在所述第二类通孔结构多孔碳发热体的所述吸油表面，所述通孔的开口包括口径为20μm～30μm的第一开口和口径为80μm～100μm的第二开口。
9.根据权利要求8所述的多孔碳发热体，其特征在于，在所述第二类通孔结构多孔碳发热体的所述吸油表面的所述通孔的开口中，所述第二开口的数量占比≤30％。
10.根据权利要求1所述的多孔碳发热体，其特征在于，所述多孔碳发热体内的所述柱状孔单定向分布、多定向分布或者各向同性分布。
11.一种如权利要求1～10中任一项所述的多孔碳发热体的制备方法，其特征在于，采用纤维材料作为造孔模板进行制备。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述多孔碳发热体的制备采用第一类制备方法，所述第一类制备方法包括如下步骤：
(1)将模板纤维材料直接与碳化前驱体混合或经加工处理后与碳化前驱体混合，制成复合前驱体；
(2)将所述复合前驱体固化成型；
(3)将固化成型的所述复合前驱体中的造孔模板纤维材料以溶解或热分解的方法去除，制成多孔前驱体；
(4)将所述多孔前驱体碳化，获得多孔碳；
(5)将所述多孔碳切割成型，制成多孔碳发热体。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述多孔碳发热体的制备采用第二类制备方法，所述第二类制备方法包括如下步骤：
(1)将模板纤维材料直接与碳化前驱体混合或经加工处理后与碳化前驱体混合，制成复合前驱体；
(2)将所述复合前驱体固化成型；
(3)将固化成型的所述复合前驱体碳化，制得碳化复合材料；
(4)将所述碳化复合材料中的造孔模板以酸或碱刻蚀去除，制得多孔碳；
(5)将所述多孔碳切割成型，制成多孔碳发热体。
14.根据权利要求12～13中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述模板纤维材料包括聚乙烯醇缩丁醛纤维、聚乙烯吡咯烷酮纤维、聚乙烯醇纤维、聚氧化乙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚甲基丙烯酸甲酯纤维、二氧化硅纤维、玻璃纤维和氧化铝纤维中的一种或多种。
15.根据权利要求12～13中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化前驱体包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚丙烯腈和沥青中的一种或多种。
16.根据权利要求12～13中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述模板纤维材料直径满足以下条件(c1)～(c3)中的至少一项；
(c1)孔径为0.1μm～100μm；
(c2)孔径为1μm～30μm；
(c3)孔径为1μm～15μm。
17.根据权利要求12～13中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述模板纤维材料直接与碳化前驱体混合的方法中，模板纤维为具有第一直径的模板纤维，第一直径为但不限于1μm～15μm。
18.根据权利要求12～13中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述模板纤维材料采用第一类加工处理方法进行处理，所述模板纤维材料的第一类加工处理方法包括如下步骤：
将所述第一直径模板纤维铺展制成模板纤维毡。
19.根据权利要求12～13中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述模板纤维材料采用第二类加工处理方法进行处理，所述模板纤维材料的第二类加工处理方法包括如下步骤：
(1)将具有第二直径和第三直径的模板纤维材料按一定比例均匀混合，获得混合模板纤维；
(2)将所述混合模板纤维铺展制成混合模板纤维毡；
(3)将第一直径的模板纤维铺展在所述混合模板纤维毡上，制成双层模板纤维毡。
其中，所述第二直径小于所述第三直径。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述第二直径为20μm～30μm，所述第三直径为80μm～100μm。
21.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述混合模板纤维中，所述第二直径的模板纤维数量占比≤30％。
22.一种多孔碳雾化芯，其特征在于，包括电极，以及如权利要求1～10中任一项提供的或者如权利11～21中任一项所述的制备方法所制备得到的所述多孔碳发热体；所述电极印制在所述多孔碳发热体的表面。
23.一种电子烟，其特征在于，包括如权利要求22所述的多孔碳雾化芯。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117054618A (zh) * 2023-10-13 2023-11-14 比亚迪股份有限公司 气体检测元件、排气系统和车辆

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070000507A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Philip Morris Usa Inc. Templated carbon fibers and their application
JP2014133666A (ja) * 2013-01-08 2014-07-24 Tokai Carbon Co Ltd 多孔質炭素材の製造方法
JP2015057373A (ja) * 2014-12-24 2015-03-26 東洋炭素株式会社 多孔質炭素及びその製造方法
CN105566672A (zh) * 2016-01-20 2016-05-11 中国科学院长春应用化学研究所 一种将高聚物树脂与纤维复合制备多孔材料的方法
CN214509422U (zh) * 2021-03-04 2021-10-29 南京动量材料科技有限公司 一种雾化芯及雾化装置
CN113796588A (zh) * 2021-10-12 2021-12-17 松山湖材料实验室 多孔碳发热体及其制备方法、电加热雾化芯及电子烟

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070000507A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Philip Morris Usa Inc. Templated carbon fibers and their application
JP2014133666A (ja) * 2013-01-08 2014-07-24 Tokai Carbon Co Ltd 多孔質炭素材の製造方法
JP2015057373A (ja) * 2014-12-24 2015-03-26 東洋炭素株式会社 多孔質炭素及びその製造方法
CN105566672A (zh) * 2016-01-20 2016-05-11 中国科学院长春应用化学研究所 一种将高聚物树脂与纤维复合制备多孔材料的方法
CN214509422U (zh) * 2021-03-04 2021-10-29 南京动量材料科技有限公司 一种雾化芯及雾化装置
CN113796588A (zh) * 2021-10-12 2021-12-17 松山湖材料实验室 多孔碳发热体及其制备方法、电加热雾化芯及电子烟

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117054618A (zh) * 2023-10-13 2023-11-14 比亚迪股份有限公司 气体检测元件、排气系统和车辆
CN117054618B (zh) * 2023-10-13 2024-01-09 比亚迪股份有限公司 气体检测元件、排气系统和车辆

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