电子雾化行业陶瓷雾化芯发展经历嵌体发热、厚膜发热及薄膜发热等技术阶段。厚膜及薄膜发热技术和资金门槛高，目前常规烟油类低端市场仍以嵌入网片(冲压/蚀刻工艺制备)类发热体为主。嵌入型发热体陶瓷雾化芯从技术层面看存在金属发热体与陶瓷基体贴合风险，可能引起局部温度过高等问题。另外从微观尺度看嵌入型发热体拥有致密或接近致密的微观结构，发热图案线条中心区域雾化液只能通过表面输运方式从线条边缘绕道供给，在抽吸雾化速率水平上可能存在线条中心区域供油不足现象。
针对上述传统嵌入发热体型雾化芯在技术原理上与生俱来的问题，我司借鉴无泵输运技术思路，在功能表面设计和批量制备方面投入大量研究，通过羟基凝胶枝接(Surface gel branching of Hydroxy)和飞秒光雕(Femtosecond laser engraving)耦合技术成功实现超润湿表面制备并解决了陶瓷基体与发热体之间的贴合问题。 
在发热体润湿强化技术方面我司采用上图1所述路线开展。为避免雕刻变形首先针对发热体原料FeCrAl/NiCr/316L等卷料进行表面雕刻，在雕刻过程中采用高精度飞秒激光设备与卷料表面无差别制备精细纹路，盲刻图案按照2000目筛网孔形设计，其实际网孔尺寸约7.5微米，线宽＜3微米)，槽内采用纳米羟基磷灰石所制备的凝胶液填充后启动凝胶反应。其中羟基磷灰石因其独特羟基(—OH)悬挂特征而具有良好亲水性(如下图2所示)，实际晶体结构如图3所示，羟基磷灰石附着处理对表面电子雾化液的铺展速率提升1-2个数量级。其中，值得指出的是陶瓷一次烧结成型之后还需要在多孔陶瓷孔壁及发热体与陶瓷基体之间的缝隙进行凝胶改善处理，其目的在于凝胶镀膜使得微孔内壁进行润湿强化保证供油速度，对缝隙进行处理可以有效提高基体向发热体供油的能力，而发热体表面凝胶目的在于强化发热体表面雾化液输运能力。 如图4(a)所示图案且表面上润湿强化后的发热体进行退火消除内部应力之后卷成4(b)用于成型并针对成型样品进行低温烧结，为避免羟基磷灰石晶体相变所引起的表面羟基损失问题，我们将烧结温度设计在700℃以下。
▲ 图4
3.1、通过飞秒激光精雕及凝胶镀膜羟基枝接耦合技术路线我司MC产品极大提升了陶瓷雾化芯基体及嵌入式发热体导油供油速率，针对致密结构对比凝胶镀膜羟基枝接前后水在功能表面的润湿角下降至＜5°，由此可见该方案处理极大提升表面润湿性。 3.2、湿烧测试结果表明表面处理前后湿烧寿命测试由处理前的不足500个循环提升至1300个循环。 3.3、本方案仍然沿用直通气道能充分释放烟味和甜味的同时还能保持烟气湿润，此外还原度及烟气湿润表现随着陶瓷导油路径的缩短而显著改善；
3.4、产品形态如图5所示以两种直通气道形态呈现，既可以满足大麻类雾化液雾化需求同时也可以在口感牺牲微弱的前提下应用于一次电子烟从产品，为客户节省棉芯全部组件及装配工序，直接插入储油棉内装配方式最大程度上降低装配成本。 目前我司羟基枝接MC产品已衍生多个不同规格并可根据用户需求定向设计与制备，具体规格信息如下表1所列。 ▲ 表1、MC产品的规格 目前我司采用飞秒激光雕刻技术所制备表面刻纹微观结构尺寸仍处于微米级别，后续将进一步实现刻纹图案纳米精细化。 从导油、供油角度看实现嵌入发热体多孔化仍是提高使用寿命有效途径，无放射性重离子束流轰击致密发热体，以实现其多孔化经评估可视为具有良好量产前景的技术途径之一。 
原文始发于微信公众号（艾邦新消费电子资讯）：奥陶纪 | 飞秒光雕暨羟基凝胶枝接技术制备多孔陶瓷雾化
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