电子烟雾化基础理论两个效应与多孔金属雾化技术的开发

上一期我们讲解了莱顿弗罗斯特效应，并用它来解释了电子烟为什么炸油，以及怎么去避免炸油情况，比如调低发热丝的功率，使其可以保证加热温度在莱顿弗罗斯特点以下，就可以避免炸油。

上期文章：

电子烟炸油的原因，居然和不粘锅煎蛋的本质是一样的

这也从侧面解释了，为什么现在恒定低功率的小烟基本没有炸油的情况，以前DIY时代高功率的大烟总是一不小心就会炸一嘴油。

但同时，低功率必然会带来一个问题：雾化效率慢，出雾量少。

很多人可能马上想到，要想在低功率的情况下提高雾化效率，增大发热体与烟油的接触面是一个有效途径。

比如同等功率下，蚀刻网芯的雾化效率就会比发热丝的快，出雾量也相对较多。

方圆网芯的接触面积比普通发热丝增加50%

但是，电子烟的体积大小限制了发热体的规格，在那么小一个体积的功能件上，去想办法提升烟油雾化接触面，显然是一个很大的挑战。

那么，有什么办法能够大幅增加这个烟油接触面呢？在回答这个问题之前，我们先要理解好雾化过程中烟油流动的本质。

一、烟油流动的本质——马兰戈尼效应，而不是毛细效应

为什么烟油会在棉纤维之间或陶瓷芯孔隙之间流动呢？是毛细效应吗？不全是。如果用酒泪现象的本质——马兰戈尼效应去解释雾化过程中的烟液流动会更为合理。

很多人以为红酒杯出现的挂壁现象是因为摇晃过程中，杯壁上的酒流下来汇聚而成。但实际上，从上面的视频中，我们就可以看到，在静置的酒杯中，居然也会出现酒泪现象。

酒泪现象.gif

有一个常见的说法是，酒泪是高品质的象征，比如“挂杯明显的酒就是好酒”，但这不是真的。酒泪只是表明这款酒的酒精度比较高，酒精度越高，酒泪越明显，尤其是12度以上的红酒。

酒泪现象，就是马兰戈尼效应——由于两种表面张力不同的液体界面之间存在张力的梯度而使酒移动的现象。

这现象是詹姆斯·汤姆森于1855年发现的。但意大利物理学家卡罗·马兰戈尼在帕维亚大学把研究这现象作为他的博士论文，所得结果于1865年发表。此后，大家就把这种现象统称为马兰戈尼效应。

出现马兰戈尼效应的原因是表面张力大的液体对其周围表面张力小的液体的拉力强，产生表面张力梯度，从而使液体从表面张力低向张力高的方向流动。

杯子和酒接触的边缘会形成一个弯液面，由于酒精会比水更快的挥发到空气中。所以随着挥发，杯壁上的酒精浓度下降的更多，导致它表面的张力变高。

因为不平衡的受力，液体会向表面张力高的那一端流。结果液膜就向上聚成了液滴，液滴又在重力的作用下往下流，最终就形成了酒泪。

二、用马兰戈尼效应解释烟油的流动

理解了马兰戈尼效应后，我们再用它来解释电子雾化过程烟油的流动：温度梯度、浓度梯度产生的压力梯度可以形成烟油在多孔介质内的定向移动。

雾化过程烟油流动的马兰戈尼效应

这就是从微观的角度来看电子雾化。不管是棉芯还是陶瓷芯，加热雾化界面都是金属跟烟油接触的界面，多孔陶瓷和棉纤维只是起到一个储油、导油的作用。

那么，重点来了，如果多孔结构或者纤维都是金属呢？

这显然能大幅增加烟油接触面，提高雾化效率，同时能有效利用马兰戈尼效应，具备一定的导油功能。

三、多孔金属材料与雾化技术

多孔金属材料是20世纪40年代发展起来的一种新型材料，由金属基体和大量孔隙组成，具有与传统材料不同的新型结构。

它主要具有以下优点：

• 密度小，孔隙率高，比表面积大；

• 强度及韧性高，导电导热性好，抗冲击能力强；

• 能量吸收性好及特殊的传热和声学等特点。

基于多孔金属所开发的电子雾化技术在表面换热方面具有极大优势，它可以有多种材料形态，比如多孔金属复合微孔陶瓷、多孔金属材料复合天然纤维、多孔金属材料复合人造纤维等等。

据了解，锐丽科技目前在多孔金属雾化技术方面申请了多项专利，同时已经实现多孔金属雾化芯的在电子烟油、CBD广谱膏、CBD油的雾化上成功应用。正式的产品预计会在2021年初的1月8日艾邦论坛上发布面市，敬请期待。

电子烟与HNB产品是新型烟草的电子化产品，结构虽小，却融合应用多种材料、表面处理、芯片电子等技术工艺，而且雾化技术一直在不断更迭，产业链在逐步完善，为了促进产业链上下游有一个良好的对接交流，艾邦搭建电子烟微信群交流平台，欢迎加入；

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