CN119563936A - 导电陶瓷发热体及其制备方法和电子烟 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种导电陶瓷发热体，所述导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加。该导电陶瓷发热体使用时可以形成渐变的发热区，保证热量利用率，缓解热膨胀和热应力不匹配带来的影响，进而提高导电陶瓷发热体的使用性能。本申请还提供了导电陶瓷发热体的制备方法和电子烟。

Description

导电陶瓷发热体及其制备方法和电子烟

技术领域

本申请涉及电子烟技术领域，具体涉及导电陶瓷发热体及其制备方法和电子烟。

背景技术

加热不燃烧电子烟是利用发热体将烟叶加热到散发出烟气的电子烟。相关技术中，发热体可以为导电陶瓷，但导电陶瓷发热后容易产生热膨胀，影响导电陶瓷的结构稳定性，同时发热的导电陶瓷与其他结构件之间的热应力不匹配，影响导电陶瓷与其他结构件之间的连接，进而会影响电子烟的使用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种导电陶瓷发热体及其制备方法和电子烟，该导电陶瓷发热体的电导率逐渐变化，导电陶瓷发热体使用时可以形成渐变的发热区，既保证热量利用率，同时又可以缓解热膨胀和热应力不匹配带来的影响，进而提高导电陶瓷发热体的使用性能。

第一方面，本申请提供了一种导电陶瓷发热体，所述导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加。

可选的，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电陶瓷发热体的电导率从10S/cm-90S/cm逐渐增加至0.5×10⁴S/cm-9×10⁴S/cm。

可选的，所述导电陶瓷发热体的材质包括绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料和导电非陶瓷材料，所述导电非陶瓷材料包括不耐酸材料。

进一步的，所述导电陶瓷发热体中所述绝缘陶瓷材料的质量含量为65％-95％。

进一步的，所述导电陶瓷发热体中所述导电陶瓷材料的质量含量为4.5％-34.5％。

进一步的，所述导电陶瓷发热体中所述导电非陶瓷材料的质量含量为0.5％-5％。

进一步的，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电非陶瓷材料的质量含量逐渐增加。

进一步的，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述不耐酸材料的质量含量逐渐增加。

进一步的，所述导电非陶瓷材料还包括耐酸材料，所述导电陶瓷发热体中所述不耐酸材料和所述耐酸材料的质量比为1：(0.05-9)。

再进一步的，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电非陶瓷材料中所述不耐酸材料的质量含量从0％-10％逐渐增加至10％-100％，所述耐酸材料的质量含量从90％-100％逐渐降低至0％-90％。

进一步的，所述导电陶瓷发热体的材质还包括烧结助剂，所述导电陶瓷发热体中所述烧结助剂的质量含量为0.5％-3％。

第二方面，本申请提供了一种导电陶瓷发热体的制备方法，包括：

将绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料、导电非陶瓷材料与溶剂混合后成型制得坯体，所述导电非陶瓷材料包括不耐酸材料；

将所述坯体进行烧结，得到预制体；

采用酸液蚀刻所述预制体，得到导电陶瓷发热体，所述导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加。

可选的，所述采用酸液蚀刻所述预制体，包括：将所述预制体置于所述酸液中进行所述蚀刻，在所述蚀刻中移动所述预制体直至所述预制体离开所述酸液，其中所述移动的速度为0.05mm/min-1mm/min。

第三方面，本申请提供了一种电子烟，包括第一方面所述的导电陶瓷发热体或第二方面所述的制备方法制得的导电陶瓷发热体。

本申请提供的导电陶瓷发热体的电导率逐渐变化，导电陶瓷发热体通电产热时，在电导率较高的区域产热少，电导率较低的区域产热多，从而可以使导电陶瓷发热体从第一端到第二端形成温度渐变，提高导电陶瓷发热体产生热量的充分利用，同时渐变的温度能够缓解热膨胀的情况，并且能够减小导电陶瓷发热体与其他结构之间热应力差异，有利于导电陶瓷发热体与其他结构之间的连接，提升导电陶瓷发热体的使用性能；该导电陶瓷发热体的制备方法简单，操作方便，有利于导电陶瓷发热体的使用；具有该导电陶瓷发热体的电子烟的热量利用率高，结构可靠性强，有利于电子烟的使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本申请一实施方式提供的导电陶瓷发热体的结构示意图。

图2为本申请一实施方式提供的导电陶瓷发热体的制备方法流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参阅图1，为本申请一实施方式提供的导电陶瓷发热体的结构示意图，导电陶瓷发热体100具有相对设置的第一端101和第二端102，沿第一端101至第二端102的方向上，导电陶瓷发热体100的电导率逐渐增加。也就是说，导电陶瓷发热体的第一端的电导率相对较小，电阻相对较大，通电后产热相对较多，温度相对较高，第二端的电导率相对较大，电阻相对较小，通电后产热相对较少，温度相对较低，从而使得通电后的导电陶瓷发热体从第一端至第二端的方向上形成温度逐渐降低的变化趋势。相关技术中，导电陶瓷发热体用于电子烟时，由于烟叶等被加热物未将导电陶瓷发热体完全包覆，使得未被包覆的导电陶瓷发热体产生的热量损失，热量利用率低；同时导电陶瓷发热体发热后会发生热膨胀，影响其结构稳定性，并且热应力不匹配会影响导电陶瓷发热体与其他结构的连接。本申请提供的导电陶瓷发热体的电导率渐变，可以在通电后形成温度渐变，从而可以高效利用导电陶瓷发热体产生的热量，避免热量的损耗，提高热量利用率；同时较低温度区域为发热后的导电陶瓷发热体的热膨胀提供缓冲区域，可以有效抑制导电陶瓷发热体热膨胀的不良影响，提高导电陶瓷发热体的结构稳定性，同时不同温度区域的导电陶瓷发热体与其他结构之间的热应力匹配性提高，可以有效抑制热应力不匹配造成的影响，提升导电陶瓷发热体的使用性能和使用寿命。

在本申请中，对导电陶瓷发热体的电导率进行检测时，以导电陶瓷发热体上任意位置作为原点，其中一个电极与原点连接，另一个电极与第一端至第二端方向上的任意位置连接，对第一端至第二端方向上任意位置处的电导率进行检测，从而获得第一端至第二端方向上的电导率分布情况。在本申请中，沿第一端至第二端的方向上导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加；本申请中的“逐渐增加”可以为线性增加或非线性增加等，非线性增加可以为抛物线状增加、类抛物线状增加、梯度增加等。在本申请一实施方式中，逐渐增加可以为先保持不变，然后非线性增加。在本申请另一实施方式中，逐渐增加可以为线性增加。在本申请又一实施方式中，逐渐增加可以为先保持不变，然后梯度增加。本申请对导电陶瓷发热体的形状不作限定，可以根据应用需要设置导电陶瓷发热体的形状。具体的，导电陶瓷发热体可以为规则形状，如长方体、正方体、圆柱体、锥体等，也可以为不规则形状，例如图1中所示的导电陶瓷发热体具有尖端部。在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体的长度为10cm-15cm，宽度为0.5cm-2cm，厚度为0.05cm-1cm，导电陶瓷发热体形状规则，有利于导电陶瓷发热体在电子烟中设置，同时也有利于被加热物包覆，提高加热效率。具体的，导电陶瓷发热体的长度可以但不限于为10cm、11cm、12cm、13cm、14cm或15cm等，宽度可以但不限于为0.5cm、1cm、1.5cm或2cm等，厚度可以但不限于为0.05cm、0.08cm、0.1cm、0.3cm、0.5cm、0.8cm或1cm等。导电陶瓷发热体中的第一端和第二端相对设置，也称之为相背设置；例如导电陶瓷发热体为长方体时，沿其长度方向上的两端可以为第一端和第二端，或者沿其宽度方向上的两端可以为第一端或第二端，或者沿其厚度方向上的两端可以为第一端或第二端。在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体在其延伸方向上具有相对设置的第一端和第二端。导电陶瓷发热体的延伸方向为导电陶瓷发热体的所有表面中最大边长的延伸方向。在本申请一实施例中，第一端至第二端的方向可以为导电陶瓷发热体的长度方向；即沿导电陶瓷发热体的长度方向上，导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加。

在本申请一实施方式中，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体的电导率从10S/cm-90S/cm逐渐增加至0.5×10⁴S/cm-9×10⁴S/cm。也就是说，导电陶瓷发热体的最小电导率为10S/cm-90S/cm，最大电导率为0.5×10⁴S/cm-9×10⁴S/cm；该导电陶瓷发热体的电导率跨度适宜，有利于提升发热后的导电陶瓷发热体的温度跨度，使得温度较高区域能够充分的加热被加热物，温度较低区域能够提升导电陶瓷发热体的结构稳定性，从而进一步提升导电陶瓷发热体的使用性能和使用寿命。具体的，导电陶瓷发热体的最小电导率可以但不限于为10S/cm-30S/cm、20S/cm-50S/cm、30S/cm-60S/cm、40S/cm-80S/cm或60S/cm-90S/cm等，导电陶瓷发热体的最大电导率可以但不限于为0.5×10⁴S/cm-2×10⁴S/cm、1×10⁴S/cm-3×10⁴S/cm、2×10⁴S/cm-5×10⁴S/cm、4×10⁴S/cm-7×10⁴S/cm或6×10⁴S/cm-9×10⁴S/cm等。在本申请一实施例中，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体的电导率可以从60S/cm-90S/cm逐渐增加至6×10⁴S/cm-9×10⁴S/cm。在本申请一实施例中，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体的电导率可以从40S/cm-90S/cm逐渐增加至6×10⁴S/cm-9×10⁴S/cm。

在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体的材质包括绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料和导电非陶瓷材料，导电非陶瓷材料包括不耐酸材料。其中绝缘陶瓷材料保证了导电陶瓷发热体的发热性能，导电陶瓷材料保证了导电陶瓷发热体的导电性能，导电非陶瓷材料保证了导电陶瓷发热体的导电性能以及电导率的渐变分布。在本申请中，绝缘陶瓷材料为不导电陶瓷材料，其电阻率大于10⁷Ω·cm；导电陶瓷材料为具有导电性能的陶瓷材料，其电阻率小于或等于10⁷Ω·cm；不耐酸材料为具有导电性能且可以与酸反应的物质；本申请中的电阻率是指在25℃条件下的电阻率值。在本申请一实施例中，导电陶瓷材料的电阻率可以小于或等于10³Ω·cm。在本申请另一实施例中，导电陶瓷材料的电阻率可以小于或等于10²Ω·cm。

在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体中绝缘陶瓷材料的质量含量为65％-95％，有利于提升导电陶瓷发热体通电后的温度，有助于加热被加热物，提高导电陶瓷发热体的加热效率。也就是说，导电陶瓷发热体中绝缘陶瓷材料为主要成分。具体的，导电陶瓷发热体中绝缘陶瓷材料的质量含量可以但不限于为65％、68％、70％、75％、77％、80％、84％、85％、90％或95％等。在本申请一实施例中，导电陶瓷发热体中绝缘陶瓷材料的质量含量可以为65％-90％。在本申请另一实施例中，导电陶瓷发热体中绝缘陶瓷材料的质量含量可以为65％-80％。在本申请一实施方式中，绝缘陶瓷材料包括氧化锆和氧化铝中的至少一种。上述绝缘陶瓷材料有利于提升导电陶瓷发热体的机械性能，进一步提高导电陶瓷发热体的使用寿命。

在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体中导电陶瓷材料的质量含量为4.5％-34.5％，有利于改善导电陶瓷发热体的导电性能和电导率。具体的，导电陶瓷发热体中导电陶瓷材料的质量含量可以但不限于为4.5％、5％、10％、12％、15％、16％、20％、25％、28％、30％或34％等。在本申请一实施例中，导电陶瓷发热体中导电陶瓷材料的质量含量可以为10％-33％。在本申请另一实施例中，导电陶瓷发热体中导电陶瓷材料的质量含量可以为20％-30％。在本申请一实施方式中，导电陶瓷材料包括碳化硅和二硅化钼中的至少一种。上述导电陶瓷材料有利于改善导电陶瓷发热体的电导率以及提升导电陶瓷发热体的机械性能，有利于导电陶瓷发热体的使用。可以理解的，本申请中绝缘陶瓷材料和导电陶瓷材料具有耐酸性，不与酸反应。

在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体中导电非陶瓷材料的质量含量为0.5％-5％，有利于导电陶瓷发热体电导率的调控。具体的，导电陶瓷发热体中导电非陶瓷材料的质量含量可以但不限于为0.5％、1％、2％、2.5％、3％、3.7％、4％、4.2％、4.5％或5％等。在本申请一实施例中，导电陶瓷发热体中导电非陶瓷材料的质量含量可以为0.5％-3％。在本申请一实施例中，导电陶瓷发热体中导电非陶瓷材料的质量含量可以为3％-5％。本申请中导电非陶瓷材料包括不耐酸材料，即可以与酸反应的导电物质，具体的可以为金属类物质，也可以为非金属类物质。在本申请一实施方式中，不耐酸材料包括铝、锌、铁、锡、铅、镍、铬、钛、钴和锰中的至少一种。

在本申请一实施方式中，导电非陶瓷材料还包括耐酸材料。耐酸材料即为不与酸反应的导电物质，具体的可以为金属类物质，也可以为非金属类物质。导电陶瓷发热体具有耐酸材料可以进一步提升其强度，有利于其使用。在本申请一实施例中，耐酸材料包括铜、银、铂、金、钨和钼中的至少一种。在本申请一实施例中，导电陶瓷发热体中不耐酸材料和耐酸材料的质量比为1：(0.05-9)，既能够调控导电陶瓷发热体的电导率，还可以保证导电陶瓷发热体的强度，提升导电陶瓷发热体的性能。具体的，导电陶瓷发热体中不耐酸材料和耐酸材料的质量比可以但不限于为1：0.05、1：0.08、1：0.1、1：0.15、1：0.2、1：0.5、1：1、1：3、1：5、1：6、1：8或1：9等。

在本申请一实施方式中，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体中导电非陶瓷材料的质量含量逐渐增加。导电陶瓷发热体中导电非陶瓷材料的质量含量的变化可以调控导电陶瓷发热体电导率的变化，导电非陶瓷材料的质量含量相对较少的区域的电导率相对较低，导电非陶瓷材料的质量含量相对较高的区域的电导率相对较高。在本申请一实施方式中，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体中不耐酸材料的质量含量逐渐增加。不耐酸材料的质量含量的变化有利于导电陶瓷发热体电导率的调控，有利于导电陶瓷发热体电导率的使用。

在本申请一实施方式中，导电非陶瓷材料包括耐酸材料时，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体中耐酸材料的质量无明显变化。也就是说，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体中耐酸材料的质量差值不超过0.1％，有利于保证导电陶瓷发热体的机械性能。也就是说，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体第一区域内的耐酸材料的质量与导电陶瓷发热体第二区域内的耐酸材料的质量差值不超过0.1％。

在本申请一实施方式中，导电非陶瓷材料包括耐酸材料时，沿第一端至第二端的方向上，导电非陶瓷材料中不耐酸材料的质量含量从0％-10％逐渐增加至10％-100％，耐酸材料的质量含量从90％-100％逐渐降低至0％-90％；不耐酸材料质量含量的变化可以调控导电陶瓷发热体的电导率，耐酸材料保证了导电陶瓷发热体的机械性能。具体的，沿第一端至第二端的方向上，导电非陶瓷材料中不耐酸材料的质量含量可以从0％-3％、3％-5％、1％-5％或5％-9％逐渐增加至20％-45％、35％-50％、40％-70％或60％-100％等；沿第一端至第二端的方向上，导电非陶瓷材料中耐酸材料的质量含量可以从97％-100％、95％-97％、95％-99％或91％-95％逐渐降低至55％-80％、50％-65％、30％-60％或3％-40％等。在本申请一实施例中，导电非陶瓷材料包括耐酸材料时，沿第一端至第二端的方向上，导电非陶瓷材料中不耐酸材料的质量含量从0％-10％逐渐增加至20％-97％，耐酸材料的质量含量从90％-100％逐渐降低至3％-80％。在本申请一实施例中，导电非陶瓷材料包括耐酸材料时，沿第一端至第二端的方向上，导电非陶瓷材料中不耐酸材料的质量含量从0％-10％逐渐增加至50％-95％，耐酸材料的质量含量从90％-100％逐渐降低至5％-50％。

在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体的材质还包括烧结助剂。导电陶瓷发热体中烧结助剂有利于提升导电陶瓷发热体的性能，有利于导电陶瓷发热体的使用。在本申请一实施例中，导电陶瓷发热体中烧结助剂的质量含量为0.5％-3％。具体的，导电陶瓷发热体中烧结助剂的质量含量可以但不限于为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％或3％等。在一实施例中，导电陶瓷发热体中烧结助剂的质量含量为0.5％-2％。在另一实施例中，导电陶瓷发热体中烧结助剂的质量含量为0.8％-1.5％。在本申请一实施例中，烧结助剂包括氮化硅和氧化硅中的至少一种。

在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体包括质量含量为65％-95％的绝缘陶瓷材料、质量含量为4.5％-34.5％的导电陶瓷材料和质量含量为0.5％-5％的导电非陶瓷材料。在本申请另一实施方式中，导电陶瓷发热体包括质量含量为65％-94.5％的绝缘陶瓷材料、质量含量为4.5％-34.5％的导电陶瓷材料、质量含量为0.5％-5％的导电非陶瓷材料和质量含量为0.5％-3％的烧结助剂。

本申请提供了一种导电陶瓷发热体的制备方法，可以制得上述任一实施方式中的导电陶瓷发热体。请参阅图2，为本申请一实施方式提供的导电陶瓷发热体的制备方法流程图，包括：

S201：将绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料、导电非陶瓷材料与溶剂混合后成型制得坯体，导电非陶瓷材料包括不耐酸材料。

S202：将坯体进行烧结，得到预制体。

S203：采用酸液蚀刻预制体，得到导电陶瓷发热体，导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，沿第一端至第二端的方向上，导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加。

在本申请中，将制备导电陶瓷发热体的原料混合、成型、烧结后，经过蚀刻可以得到电导率渐变的导电陶瓷发热体；该制备方法简单，操作方便，无需大型设备，有利于导电陶瓷发热体的生产和使用。

在S201中，可以通过干压成型或流延成型制备坯体。在本申请一实施方式中，绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料、导电非陶瓷材料与溶剂混合后进行造粒，然后进行干压成型后得到坯体。此时溶剂可以为粘结剂。在本申请一实施例中，干压成型的压力可以为40MPa-100MPa，有利于提高坯体以及导电陶瓷发热体的致密性，提升导电陶瓷发热体的性能。具体的，干压成型的压力可以但不限于为40MPa、50MPa、75MPa、80MPa、90MPa或100MPa等。在本申请另一实施方式中，绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料、导电非陶瓷材料与溶剂混合后形成浆料，经流延成型后得到坯体。此时溶剂可以能够分散各原料的物质。本申请中溶剂的具体材质可以成型工艺进行选择，对此不作限定。本申请中在进行成型时可以在模具中进行，进而获得所需形状的导电陶瓷发热体。在本申请一实施例中，混合后的物质中溶剂的质量含量可以为1％-3％(如1％、1.5％、2％、2.5％或3％等)。在一具体实施例中，混合后的物质中溶剂的质量含量为1％-3％，溶剂为聚乙烯醇缩丁醛酯，混合后经干压成型得到坯体。

在本申请一实施方式中，可以将绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料、导电非陶瓷材料和溶剂混合后成型制得坯体，导电非陶瓷材料包括不耐酸材料和耐酸材料。不耐酸材料和耐酸材料可以共同调控导电陶瓷发热体的电导率，不耐酸材料可以调控导电陶瓷发热体电导率的渐变分布，耐酸材料不会与酸液反应，可以保留在坯体中，进一步提升导电陶瓷发热体的强度。在本申请一实施方式中，可以将绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料、导电非陶瓷材料、烧结助剂和溶剂混合后成型制得坯体。烧结助剂的加入能够对导电陶瓷发热体的性能进行改善，有助于提升导电陶瓷发热体的性能。

在S202中，坯体经过烧结可以去除其中的易挥发、易分解的物质，如有机物等，保证制得的导电陶瓷发热体的机械性能。在本申请一实施方式中，烧结的温度可以为1550℃-1750℃，烧结的时间可以为0.5h-2h，烧结在真空环境或惰性气氛中充入还原性气体(如氢气等)进行。上述烧结工艺有利于坯体中有机物等物质的去除，从而保证预制体和导电陶瓷发热体的性能。具体的，烧结的温度可以但不限于为1550℃、1570℃、1600℃、1620℃、1650℃、1675℃、1700℃、1730℃或1750℃等，烧结的时间可以但不限于为0.5h、1h、1.5h或2h等。在一实施例中，烧结可以在真空炉中进行。

在S203中，通过将预制体置于酸液中，导电非陶瓷材料中的不耐酸材料会与酸反应，通过控制预制体中不耐酸材料与酸的反应，以实现电导率渐变分布的导电陶瓷发热体；与酸反应的不耐酸材料被蚀刻掉，为导电陶瓷发热体使用时发生的热膨胀提供了缓冲空间，提升了导电陶瓷发热体的结构稳定性。

在本申请一实施方式中，酸液的浓度为0.01mo/L-0.1mo/L。本申请中酸液为稀酸，既能够与不耐酸材料反应，同时又不会影响其他组分的性能；同时酸浓度相对较低，可以避免浓度较高时由于毛细现象引起酸液残留在预制体中产生的非渐变蚀刻。具体的，酸液的浓度可以但不限于为0.01mo/L、0.03mo/L、0.05mo/L、0.07mo/L或0.1mo/L。在本申请一实施例中，酸液的浓度可以为0.01mo/L-0.05mo/L。在本申请另一实施例中，酸液的浓度可以为0.05mo/L-0.1mo/L。本申请中的酸液可以为无机酸，也可以为有机酸，其能够与不耐酸材料发生反应即可。具体的，酸液可以但不限为盐酸、硫酸和硝酸中的至少一种。在本申请一实施方式中，蚀刻的温度可以小于或等于25℃，既保证了蚀刻的进行，同时又不会破坏或蚀刻预制体中其他组分，有利于提升制得的导电陶瓷发热体的使用性能。

在本申请一实施方式中，采用酸液蚀刻预制体，包括：将预制体置于酸液中进行蚀刻，在蚀刻中移动预制体直至预制体离开酸液。通过在蚀刻过程中移动预制体，使得预制体部分区域可以先离开酸液，避免不耐酸材料与酸液的进一步反应，部分区域后离开酸液，使得不耐酸材料与酸液反应时间长，蚀刻掉的不耐酸材料多，如此使得蚀刻后的预制体中不耐酸材料的质量含量具有渐变分布，从而可以使得导电陶瓷发热体的电导率呈渐变分布；也就是说，通过控制预制体不同区域被蚀刻的时间，进而实现导电陶瓷发热体电导率的渐变分布。可以理解的，预制体具有相对设置的第三端和第四端，在蚀刻中沿第三端至第四端的方向上提起预制体，以使靠近第四端的区域先离开酸液，靠近第三端的部分后离开酸液，蚀刻后的第三端即为第一端，蚀刻后的第四端即为第二端。在本申请一实施例中，导电非陶瓷材料还包括耐酸材料时，耐酸材料在蚀刻中不会与酸反应，从而保证了导电陶瓷发热体的韧性和强度，有利于提升导电陶瓷发热体的使用寿命。

在本申请中，可以将预制体完全置于酸液中，然后向远离酸液的方向移动预制体直至预制体全部离开酸液；也可以将预制体置于酸液中，且第四端与酸液表面齐平，然后向远离酸液的方向移动预制体直至预制体全部离开酸液；还可以将靠近第三端的预制体置于酸液中，靠近第四端的预制体未置于酸液中，然后向远离酸液的方向移动预制体直至预制体全部离开酸液。在本申请中，可以通过控制蚀刻中预制体的移动速度实现不同形式的电导率渐变分布，例如可以均匀移动，也可以非均匀移动，还可以移动一段距离后停留一段时间再继续移动等，移动方式可以根据需要进行选择。在本申请一实施例中，蚀刻中预制体的移动速度为0.05mm/min-1mm/min，如此有利于导电陶瓷发热体电导率跨度适宜，有利于导电陶瓷发热体的使用。具体的，移动的速度可以但不限于为0.05mm/min、0.1mm/min、0.3mm/min、0.5mm/min、0.6mm/min、0.9mm/min或1mm/min等。

本申请提供了一种电子烟，包括上述任一实施方式中的导电陶瓷发热体或上述任一实施方式中的制备方法制得的导电陶瓷发热体。上述导电陶瓷发热体的使用性能佳、使用寿命长，可以提升电子烟的产品竞争力。

在本申请一实施方式中，导电陶瓷发热体的一侧表面设置有金属层。具体的，可以通过丝印金属浆料形成金属层，金属层可以覆盖导电陶瓷发热体的部分表面；设置的金属层可以与电源的电极连接，以使导电陶瓷发热体通电产热，实现加热功能。可以理解的，此时电子烟为加热不燃烧电子烟；相关技术中，导电陶瓷发热体置于烟叶等被加热物中，被加热物没有完全包裹导电陶瓷发热体会造成热量的损失，本申请通过设置渐变电导率的导电陶瓷发热体，使得导电陶瓷发热体发热时不同位置处的温度具有差距，从而可以将电导率低、发热时温度高的第一端置于被加热物中，被加热物可以完全包覆靠近第一端的区域；电导率高、发热时温度低的第二端可以被被加热物包裹，也可以不被被加热物包裹，由于靠近第二端的区域产热少，不会造成明显的热量损失，提高了热量利用率；相关技术中，导电陶瓷发热体与其他结构(如金属层等)连接后，由于导电陶瓷发热体产生会发生热膨胀，并且还会与其他结构之间产生热失配，影响其使用性能；本申请中通过设置电导率变化的导电陶瓷发热体，使得发热后的导电陶瓷发热体的温度变化，被蚀刻的不耐酸金属材料改善了导电陶瓷发热体的热膨胀，提高导电陶瓷发热体的稳定性，同时温度变化的导电陶瓷发热体与其他结构之间的结合性能得到改善，提高其使用性能和使用寿命，有利于电子烟的使用。

在本申请一实施方式中，电子烟包括雾化芯，雾化芯包括导电陶瓷发热体。具体的，导电陶瓷发热体为多孔结构，有利于雾化的进行。可以理解的，此时电子烟为雾化型电子烟。

下面通过具体示例对本申请技术方案的效果做进一步说明。

实施例1

将65重量份的氧化锆粉、30重量份的碳化硅粉、2.5重量份的氮化硅粉、2.7重量份的镍粉和0.3重量份的铜粉进行干法混合，形成混合粉体。向混合粉体中加入聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)后进行造粒，得到造粒粉，PVB的质量占混合粉体质量的1％。将5g造粒粉置于模具(长12cm、宽1.2cm)中，以40MPa的压力保压3min，得到坯体。

将坯体沿长度方向垂直放入真空炉中，于1600℃烧结30min，得到预制体，沿预制体的长度方向上，预制体具有相对设置的第三端和第四端。

将预制体完全浸没到稀硫酸溶液(浓度为0.1mol/L)中超声震荡进行蚀刻，并以1mm/min的速度沿预制体长度方向提起预制体直至预制体完全离开稀硫酸溶液，其中第四端先离开稀硫酸溶液，第三端最后离开稀硫酸溶液；然后经水洗、真空干燥后得到导电陶瓷发热体，导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，第一端即为蚀刻后的第三端，第二端即为蚀刻后的第四端。

实施例2

将70重量份的氧化锆粉、20重量份的碳化硅粉、2.5重量份的氮化硅粉、2.8重量份的镍粉和0.2重量份的铜粉进行干法混合，形成混合粉体。向混合粉体中加入PVB后进行造粒，得到造粒粉，PVB的质量占混合粉体质量的1％。将5g造粒粉置于模具(长12cm、宽1.2cm)中，以40MPa的压力保压3min，得到坯体。

将坯体沿长度方向垂直放入真空炉中，于1600℃烧结30min，得到预制体，沿预制体的长度方向上，预制体具有相对设置的第三端和第四端。

将预制体完全浸没到稀硫酸溶液(浓度为0.1mol/L)中超声震荡进行蚀刻，并以1mm/min的速度沿预制体长度方向提起预制体直至预制体完全离开稀硫酸溶液，其中第四端先离开稀硫酸溶液，第三端最后离开稀硫酸溶液；然后经水洗、真空干燥后得到导电陶瓷发热体，导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，第一端即为蚀刻后的第三端，第二端即为蚀刻后的第四端。

实施例3

将70重量份的氧化锆粉、25重量份的碳化硅粉、4.75重量份的锌粉和0.25重量份的铜粉进行干法混合，形成混合粉体。向混合粉体中加入PVB后进行造粒，得到造粒粉，PVB的质量占混合粉体质量的1％。将5g造粒粉置于模具(长12cm、宽1.2cm)中，以40MPa的压力保压3min，得到坯体。

将坯体沿长度方向垂直放入真空炉中，于1600℃烧结30min，得到预制体，沿预制体的长度方向上，预制体具有相对设置的第三端和第四端。

将预制体完全浸没到稀硫酸溶液(浓度为0.01mol/L)中超声震荡进行蚀刻，并以1mm/min的速度沿预制体长度方向提起预制体直至预制体完全离开稀硫酸溶液，其中第四端先离开稀硫酸溶液，第三端最后离开稀硫酸溶液；然后经水洗、真空干燥后得到导电陶瓷发热体，导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，第一端即为蚀刻后的第三端，第二端即为蚀刻后的第四端，导电陶瓷发热体中锌和铜的质量比为1：0.1。

实施例4

与实施例3大致相同，不同之处在于蚀刻时间更短，使得导电陶瓷发热体中锌和铜的质量比为1：0.06。

实施例5

与实施例3大致相同，不同之处在于混合粉体包括0.5重量份的锌粉和4.5重量份的铜粉，导电陶瓷发热体中锌和铜的质量比为1：12。

对比例1

与实施例3大致相同，不同之处在于不进行蚀刻，预制体直接作为导电陶瓷发热体。

对比例2

与实施例3大致相同，不同之处在于将4.75重量份的锌粉和0.25重量份的铜粉更换为5重量份的铜粉。

性能检测

将上述实施例和对比例制得的导电陶瓷发热体进行电导率测定，其中，将一个电极固定在第二端(作为原点)，通过改变另一个电极在导电陶瓷发热体上的位置，测量两电极之间的电压、电流以及距离，计算沿导电陶瓷发热体长度方向上距离原点不同距离的位置处的平均电导率，结果如表1所示。

表1电导率检测结果

将实施例和对比例制得的导电陶瓷发热体表面丝印金属电极后，锡焊导外接线路，通电对导电陶瓷发热体进行加热，当温度升高到250℃后，停止加热，并用室温(25℃)风机将导电陶瓷发热体冷却到室温，再次加热到250℃，如此循环10000次后，根据IPC-2221标准对实施例和对比例的导电陶瓷发热体上焊盘(焊盘长度小于3.5mm，宽度小于3mm，高度小于1.5mm)抗拉强度进行检测，结果如表2所示。

表2抗拉强度检测结果

	抗拉强度(kgf/mm2)
		实施例1	0.33
实施例2	0.38
		实施例3	0.47
实施例4	0.26
		实施例5	0.25
对比例1	0.2
		对比例2	0.2

从上述结果可以看出，相较于对比例，本申请实施例中通过酸刻蚀使导电陶瓷的电导率梯度变化，使得发热后的导电陶瓷发热体的温度梯度变化，被蚀刻的不耐酸金属材料改善了导电陶瓷发热体的热膨胀，提高导电陶瓷发热体的稳定性，同时温度变化的导电陶瓷发热体与焊接电极之间的结合性能(抗拉强度)得到改善，提高了导电陶瓷发热体的使用性能和使用寿命，有利于电子烟的使用；同时，相较于实施例4-5，实施例1-3制得的导电陶瓷发热体的电导率梯度变化合适，测得的抗拉强度更高，显著提高了导电陶瓷发热体的使用性能。

以上所述是本申请的示例性的实施方式，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种导电陶瓷发热体，其特征在于，所述导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加。

2.如权利要求1所述的导电陶瓷发热体，其特征在于，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电陶瓷发热体的电导率从10S/cm-90S/cm逐渐增加至0.5×10⁴S/cm-9×10⁴S/cm。

3.如权利要求1或2所述的导电陶瓷发热体，其特征在于，所述导电陶瓷发热体的材质包括绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料和导电非陶瓷材料，所述导电非陶瓷材料包括不耐酸材料；

所述导电陶瓷发热体中所述绝缘陶瓷材料的质量含量为65％-95％；

所述导电陶瓷发热体中所述导电陶瓷材料的质量含量为4.5％-34.5％；

所述导电陶瓷发热体中所述导电非陶瓷材料的质量含量为0.5％-5％。

4.如权利要求3所述的导电陶瓷发热体，其特征在于，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电非陶瓷材料的质量含量逐渐增加；

沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述不耐酸材料的质量含量逐渐增加。

5.如权利要求3所述的导电陶瓷发热体，其特征在于，所述导电非陶瓷材料还包括耐酸材料，所述导电陶瓷发热体中所述不耐酸材料和所述耐酸材料的质量比为1：(0.05-9)。

6.如权利要求5所述的导电陶瓷发热体，其特征在于，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电非陶瓷材料中所述不耐酸材料的质量含量从0％-10％逐渐增加至10％-100％，所述耐酸材料的质量含量从90％-100％逐渐降低至0％-90％。

7.如权利要求3所述的导电陶瓷发热体，其特征在于，所述导电陶瓷发热体的材质还包括烧结助剂，所述导电陶瓷发热体中所述烧结助剂的质量含量为0.5％-3％。

8.一种导电陶瓷发热体的制备方法，其特征在于，包括：

将绝缘陶瓷材料、导电陶瓷材料、导电非陶瓷材料与溶剂混合后成型制得坯体，所述导电非陶瓷材料包括不耐酸材料；

将所述坯体进行烧结，得到预制体；

采用酸液蚀刻所述预制体，得到导电陶瓷发热体，所述导电陶瓷发热体具有相对设置的第一端和第二端，沿所述第一端至所述第二端的方向上，所述导电陶瓷发热体的电导率逐渐增加。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述采用酸液蚀刻所述预制体，包括：

将所述预制体置于所述酸液中进行所述蚀刻，在所述蚀刻中移动所述预制体直至所述预制体离开所述酸液，其中所述移动的速度为0.05mm/min-1mm/min。

10.一种电子烟，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的导电陶瓷发热体或权利要求8-9任一项所述的制备方法制得的导电陶瓷发热体。