CN220211949U - 一种雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置，本实用新型实施例中的雾化芯包括非刚性多孔基底、设置在非刚性多孔基底上的粘结层、设置在粘结层上远离非刚性多孔基底一侧的发热层以及设置在发热层上远离粘结层一侧的电极层，粘结层为钛层，发热层为铂层，电极层为银铂合金层，粘结层的厚度范围为30nm‑70nm，发热层的厚度范围为350nm‑1000nm，电极层的厚度范围为400nm‑1000nm，通过这样的设置，批量生产时雾化芯的阻值较稳定，个体雾化芯在相同输出条件下的最高温度相同，从而避免个体雾化芯出现干烧差异。
Description
技术领域
本实用新型属于雾化技术领域，特别是涉及一种雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置。
背景技术
气溶胶发生装置包括电池组件和雾化器，电池组件能够为雾化器中的雾化芯提供电能，从而将雾化器内的储存的雾化液雾化为可供用户吸食的气溶胶，其中，雾化芯是气溶胶发生装置的重要组成部分。
对于非刚性多孔介质上采用磁控溅射负载发热体制成非刚性雾化芯，在批量生产时存在个体非刚性雾化芯的电阻值不稳定的情况，从而个体非刚性雾化芯在相同输出条件下的最高温度不同，导致个体非刚性雾化芯出现干烧差异。因此，现有技术中仍存在缺点和不足之处。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置，解决现有的雾化芯在批量生产时存在个体雾化芯的电阻值不稳定的情况，导致个体雾化芯出现干烧差异的问题。
为了解决上述问题本实用新型所采取的技术方案：
提供一种雾化芯，包括非刚性多孔基底、设置在所述非刚性多孔基底上的粘结层、设置在所述粘结层上远离所述非刚性多孔基底一侧的发热层以及设置在所述发热层上远离所述粘结层一侧的电极层，所述粘结层为钛层，所述发热层为铂层，所述电极层为银铂合金层，所述粘结层的厚度范围为30nm-70nm，所述发热层的厚度范围为350nm-1000nm，所述电极层的厚度范围为400nm-1000nm。
进一步的，所述粘结层、所述发热层和所述电极层均通过磁控溅射技术沉积形成。
进一步的，所述非刚性多孔基底为为多孔气凝胶。
进一步的，所述电极层位于所述加热层的两侧。
基于现有技术中存在的上述问题，本实用新型实施例的目的之二在于提供一种具有上述雾化芯的雾化器。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种雾化器，包括上述方案提供的所述雾化芯。
基于现有技术中存在的上述问题，本实用新型实施例的目的之三在于提供一种具有上述雾化器的气溶胶发生装置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种气溶胶发生装置，包括上述方案提供的所述雾化器。
采用上述技术方案，本实用新型的有益效果：
本实用新型实施例中的雾化芯包括非刚性多孔基底、设置在非刚性多孔基底上的粘结层、设置在粘结层上远离非刚性多孔基底一侧的发热层以及设置在发热层上远离粘结层一侧的电极层，粘结层为钛层，发热层为铂层，电极层为银铂合金层，粘结层的厚度范围为30nm-70nm，发热层的厚度范围为350nm-1000nm，电极层的厚度范围为400nm-1000nm，通过这样的设置，批量生产时雾化芯的阻值较稳定，个体雾化芯在相同输出条件下的最高温度相同，从而避免个体雾化芯出现干烧差异。
附图说明
图1为本实用新型中雾化芯的结构示意图。
附图标记：10、雾化芯；101、非刚性多孔基底；102、粘结层；103、发热层；104、电极层。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚，现结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意的方式说明本实用新型的基本，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供了一种雾化芯10，所述雾化芯10包括非刚性多孔基底101、通过磁控溅射技术在所述非刚性多孔基底101上沉积形成的粘结层102、通过磁控溅射技术在粘结层102上远离非刚性多孔基底101的一侧沉积形成的发热层103以及通过磁控溅射技术在发热层103上远离粘结层102的一侧沉积形成的电极层104。所述非刚性多孔基底是相对于常见的刚性多孔基底而言的，常见的刚性多孔基底例如多孔陶瓷基底，在本实施例中，所述非刚性多孔基底为多孔气凝胶，所述粘结层102为钛层，所述发热层103为铂层，所述电极层104为银铂合金层。
在相同的参数设置下，所述发热层103、所述粘结层102、所述电极层104的厚度范围分别为：350nm-1000nm、30-70nm以及400-1000nm，相对应的，发热层103的溅射时间范围为800～2000s，粘结层102的溅射时间范围为30～80s，电极层104的溅射时间范围为500～900s。通过这样的设置，批量生产下个体雾化芯10的电阻值一致性高，因而个体雾化芯10在相同输出条件下的最高温度一致性高。通过将输出条件与雾化芯10的电阻值进行匹配，从而在设计阶段实现雾化芯10的防干烧。
本实用新型中发热层103、粘结层102和电极层104的制备过程如下：
(1)PVD工艺制备流程
使用磁控溅射技术在非刚性多孔基底上制备铂层。为了提高非刚性多孔基底与铂层之间的界面附着力，在非刚性多孔基底上预先沉积一层薄薄的钛层，以增强非刚性多孔基底与铂层之间的结合力，减少界面应力。接着在制备好的铂层中间部分，使用掩膜将其覆盖，铂层两侧部分裸露出来沉积银铂合金层从而形成电极。电极层104选择银铂合金层主要有以下几个原因：银(Ag)的导电性能极好，但是如果直接把银(Ag)沉积在铂层上面会形成铂/银的异质结界面，这个界面处的电阻可能会比较大，从而影响整个雾化芯10的电阻。银铂合金层可以通过合金化作用使得铂层与银铂合金层之间没有明显的界面，从而提高了电导率以及降低了电阻；另一方面银铂合金层通常具有更高的抗氧化能力和耐高温性能，可以在高温环境下稳定工作。
(2)薄膜具体制备材料如下：
靶材选用：钛Ti(纯度99.99％)、铂Pt(纯度99.99％)、铂/银Pt/Ag(3：7至2：8)
溅射气体：氩气(纯度99.99％)
设备可以选用北京创世威纳科技有限公司的型号为DISC-SP-3200的磁控溅射设备。
非刚性多孔基底：多孔气凝胶。
(3)靶材清洁，去除非刚性多孔基底表面可能存在的灰尘或污垢
第一步用在丙酮中浸泡过的无绒软布进行清洁；
第二步与第一步类似，用酒精进行清洁；
第三步用去离子水进行清洗。用去离子水清洗过后再将非刚性多孔基底放置在烘箱中以100摄氏度烘干30分钟。
第四步用氮气吹扫非刚性多孔基底，以除去所有可能在溅射系统中会造成起弧的杂质微粒。
(4)薄膜具体制备步骤如下：
实施例中采用的磁控溅射设备拥有两个真空腔体，分别为Load-lock腔和沉积室腔。Load-lock腔的作用是为了将样品传递至沉积室腔，节约抽真空时间；沉积室腔为薄膜沉积的腔体，腔体上方拥有3个直流靶位，下方放置非刚性多孔基底，且钛层、铂层和银铂合金层的溅射功率分别为150W、100W以及100W。
1、将处理好的非刚性多孔基底放入Load-lock腔，抽真空至设定值，样品被机械臂传送至沉积室腔，待沉积室腔真空抽至本底真空。
2、非刚性多孔基底进行旋转。
3、通入氩气并进行稳压，离子源电源打开，对非刚性多孔基底进行辉光清洗，作用是活化非刚性多孔基底表面，去除异物杂质，时间到达后停止离子源。
4、通入氩气，打开直流电源，调整功率，对钛靶材进行预溅射，去除钛靶材表面沉积的其他靶材成分以及氧化物等。
5、打开钛靶材下方的挡板，进行溅射镀膜。
6、钛薄膜沉积完成后，再次开启离子源，将钛层表面不牢固的原子刻蚀掉。
7、对铂靶材进行预溅射，然后进行溅射沉积铂层。
以上步骤完成后，非刚性多孔基底已经沉积了钛层和铂层，此时将镀完膜的样品取出，用掩膜把铂层中间遮掩住，只露出两侧，再次放进镀膜设备中沉积银铂合金层。
(5)电阻值测试过程：
使用电阻仪，为了保证测试电阻时每次在样品上施加的力大致相同，在鳄鱼夹上放置弹簧引脚，每次下压力在100g左右。测得不同磁控溅射参数下的样品电阻值。
实施例1
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为60s，对应的厚度为50nm；发热层103的溅射时间为2400s，对应的厚度为1500nm；电极层103的溅射时间为900s，对应的厚度为1000nm。
实施例2
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为60s，对应的厚度为50nm；发热层103的溅射时间为2000s，对应的厚度为1000nm；电极层103的溅射时间为900s，对应的厚度为1000nm。
实施例3
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为60s，对应的厚度为50nm；发热层103的溅射时间为1400s，对应的厚度为650nm；电极层103的溅射时间为900s，对应的厚度为1000nm。
实施例4
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为60s，对应的厚度为50nm；发热层103的溅射时间为800s，对应的厚度为350nm；电极层103的溅射时间为900s，对应的厚度为1000nm。
实施例5
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为60s，对应的厚度为50nm；发热层103的溅射时间为2000s，对应的厚度为1000nm；电极层103的溅射时间为1100s，对应的厚度为1300nm。
实施例6
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为60s，对应的厚度为50nm；发热层103的溅射时间为2000s，对应的厚度为1000nm；电极层103的溅射时间为700s，对应的厚度为700nm。
实施例7
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为60s，对应的厚度为50nm；发热层103的溅射时间为2000s，对应的厚度为1000nm；电极层103的溅射时间为500s，对应的厚度为400nm。
实施例8
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为80s，对应的厚度为70nm；发热层103的溅射时间为2000s，对应的厚度为1000nm；电极层103的溅射时间为900s，对应的厚度为1000nm。
实施例9
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为100s，对应的厚度为90nm；发热层103的溅射时间为2000s，对应的厚度为1000nm；电极层103的溅射时间为900s，对应的厚度为1000nm。
实施例10
在恒功率下使用磁控溅射技术制备非刚性雾化芯，使用磁控溅射设备在非刚性多孔基底101上沉积粘结层102、发热层103和电极层104，其中，粘结层102的溅射时间为30s，对应的厚度为30nm；发热层103的溅射时间为2000s，对应的厚度为1000nm；电极层103的溅射时间为900s，对应的厚度为1000nm。
下表为不同PVD工艺参数对雾化芯电阻值的影响
从上表可知：
1、在实施例1至实施例4中，控制粘结层102溅射时间(60s)与电极层104溅射时间(900s)不变，仅改变发热层103的溅射时间，发现随着发热层103的溅射时间的延长，电阻标准方差降低，电阻值一致性提高，同时电阻值降低，这可能与铂层在非刚性多孔基底表面的附着均匀程度有关。此外，当发热层103的溅射时间达到2400s时，使用后的雾化芯10表面出现碳化现象。该结果证实，发热层103的溅射时间应当控制在800-2000s，对应发热层103的厚度为350nm-1000nm，从而可保证雾化芯10无不可逆的碳化现象。
2、在实施例8至实施例10中，控制发热层103溅射时间(2000s)与电极层104溅射时间(900s)不变，仅改变粘结层102溅射时间，结果表面，随着粘结层102厚度的增加，对雾化芯10的电阻值以及稳定性(标准方差)影响不大，但是当粘接层102厚度增至90nm时，雾化芯10会出现碳化现象，因此，粘结层102溅射时间应当控制在30-80s，对应粘结层102厚度为30nm-70nm。
3、在实施例5至实施例7中，控制发热层103溅射时间(2000s)与粘结层102溅射时间(60s)不变，仅改变电极层104溅射时间，结果表面，随着电极层104厚度的增加，雾化芯10电阻变化不大，但当电极层104溅射时间达到1100s时，雾化芯10表面易出现碳化现象。该结果证实，电极层104溅射时间应当控制在500-900s，对应电极层104厚度为400nm-1000nm。
由上述分析可得，首先铂Pt的电阻率(22.2*10-8Ω·m)和钛Ti的电阻率(48*10-8Ω·m)都大于银Ag的电阻率(1.65*10-8Ω·m)，且银铂合金中银的含量占主要成分，此外电极层104只占发热层103面积的40％，因此电极层104厚度在400-1000nm内改变对雾化芯10电阻值影响不大；尽管铂Pt的电阻率小于钛Ti，但是钛层厚度远小于铂层。综上，雾化芯10的阻值主要由发热层决定，这与铂层的电阻率、覆盖面、层厚有关。
本实用新型实施例中提供的雾化芯10，其发热层103厚度设置在350nm-1000nm、粘结层102厚度设置在30-70nm以及电极层104厚度设置在400-1000nm最佳，能够使批量生产下个体雾化芯10的电阻值一致性提高，因而个体雾化芯10在相同输出条件下的最高温度一致性提高。通过将输出条件与雾化芯10的电阻值进行匹配，从而在设计阶段实现雾化芯10的防干烧。
本实用新型实施例还提供了一种雾化器，雾化器包括上述任一实施例提供的雾化芯10，因雾化器具有上述任一实施例提供的雾化芯10的全部技术特征，故其具有雾化芯10相同的技术效果。
本实用新型实施例还提供了一种气溶胶发生装置，气溶胶发生装置包括上述任一实施例提供的雾化器。因气溶胶发生装置具有上述任一实施例提供的雾化器的全部技术特征，故其具有雾化芯10相同的技术效果。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体的连接，可以是机械连接，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。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实用新型中的具体含义。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前后”、“左右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是为了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实用新型的限制。
以上根据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术范围。
Claims (6)
1.一种雾化芯，其特征在于：包括非刚性多孔基底、设置在所述非刚性多孔基底上的粘结层、设置在所述粘结层上远离所述非刚性多孔基底一侧的发热层以及设置在所述发热层上远离所述粘结层一侧的电极层，所述粘结层为钛层，所述发热层为铂层，所述电极层为银铂合金层，所述粘结层的厚度范围为30nm-70nm，所述发热层的厚度范围为350nm-1000nm，所述电极层的厚度范围为400nm-1000nm。
2.根据权利要求1所述的一种雾化芯，其特征在于：所述粘结层、所述发热层和所述电极层均通过磁控溅射技术沉积形成。
3.根据权利要求1所述的一种雾化芯，其特征在于：所述非刚性多孔基底为多孔气凝胶。
4.根据权利要求1所述的一种雾化芯，其特征在于：所述电极层位于所述发热层的两侧。
5.一种雾化器，其特征在于：包括如权利要求1至4任一项所述的雾化芯。
6.一种气溶胶发生装置，其特征在于：包括如权利要求5所述的雾化器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321706397.7U CN220211949U (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321706397.7U CN220211949U (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220211949U true CN220211949U (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=89194599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321706397.7U Active CN220211949U (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN220211949U (zh) |
-
2023
- 2023-06-30 CN CN202321706397.7U patent/CN220211949U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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