HNB加熱器，即加熱不燃燒煙具，是配套加熱不燃燒產品使用的必備器具，起到類似打火機的作用，通過烘烤而不是燃燒，來蒸發煙氣。這個烘烤過程中，加熱元件的溫度通常高達300-350℃，為了保證消費者在使用時不被燙傷或灼傷，一般在殼體和加熱腔之間設置一個隔熱層。隔熱層結構主要有：真空管、隔熱棉、PEEK、氣凝膠等。
PEEK隔熱管，鵬孚隆
所以，本文主要來單獨介紹下氣凝膠材料、隔熱原理及HNB加熱器應用。閱讀本文前，歡迎加入艾邦氣凝膠產業微信群，掃碼關注公眾號。
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一、? 氣凝膠簡介
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1931年，美國泛太平洋大學的S.Kistler 教授與人打賭，用水玻璃為原料，通過乙醇超臨界干燥，制備出了最早的氣凝膠。
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因95%以上的體積是空氣，被稱作“冷凍的煙”，是最輕的固體，也是最接近真空態的最低導熱系數的絕熱材料。
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氣凝膠是一種具有納米多孔網絡結構、并在孔隙中充滿氣態分散介質的固體材料，是 世界上最輕的固體。由于獨特的結構，氣凝膠在熱學、聲學、光學、電學、力學等多個領域都展示出優異的性能。
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氣凝膠是一個廣義概念，元素周期表上幾乎所有元素的單質或化合物都能通過溶膠-凝膠法制備成氣凝膠。
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有些氣凝膠是有機物，如纖維素氣凝膠、聚酰亞胺氣凝膠、酚醛氣凝膠等；有些氣凝膠是無機物，無機氣凝膠中有的是單質氣凝膠，如純碳氣凝膠，很多是化合物氣凝膠，如SiO?氣凝膠、TiO?氣凝膠、ZrO?氣凝膠、Al?O?氣凝膠、WO?氣凝膠、 SiC氣凝膠等。
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根據應用的需要，可以將多種不同種類的氣凝膠進行雜化，如SiO?和Al?O?雜化的耐高溫的氣凝膠、有機物與SiO?雜化的增強型氣凝膠等。
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氣凝膠優秀特性為：具有極低的導熱率，隔熱，輕薄，優秀的防火、疏水、抗拉抗壓性能。
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序號 |
性能特征 |
具體指標 |
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1 |
最低的密度的固體 |
<1.5mg/mL |
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2 |
最小的孔徑 |
1~100nm |
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3 |
最高的孔洞率 |
>99.9% |
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4 |
最高的比表面積 |
200-1000 m2/g |
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5 |
最低的熱導率 |
常溫常壓下可達0.013 w/(k<unk>m) |
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6 |
極優的防火性能 |
防火等級A1級,煙霧等級AQ1級 |
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7 |
超疏水性 |
增水率>99% |
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8 |
最低的聲傳播速度 |
<70m/s |
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9 |
最低的介電常數 |
<1.003 |
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10 |
最低的折射率 |
<1.0003 |
二、? 氣凝膠隔熱原理
氣凝膠隔熱原理為：熱傳導、熱對流、熱輻射三個方面分別可達到“無窮長路徑”效應、“零對流”效應、“無窮多遮熱板” 效應。
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無對流效應
氣凝膠納米材料中的氣孔直徑小于70nm, 氣孔內的空氣分子就失去了自由流動的能力，處于近似真空狀態，無法進行熱對流。
無窮遮擋效應
氣凝膠的氣孔為納米級氣孔且氣凝膠自身具有極低的密度，氣凝膠內的氣孔趨于“無窮多”，每個氣孔壁都具有遮熱板的作用，因而產生近于“無窮多遮熱板”效應，使熱輻射降到最低。
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無窮長疏松路徑效應
氣凝膠的密度極低、比表面大且體積骨架疏松，氣凝膠有無窮多的納米氣孔，熱量在氣凝膠固體材料中沿著氣孔壁傳導， 有無窮多的氣孔壁構成“無窮長疏松的路徑”效應，使固體熱傳導的能力下降到接近最低極限。
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三、? 氣凝膠在HNB加熱器上應用
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氣凝膠在HNB加熱器上的應用，首要解決問題是掉粉，其次是不能影響導熱系數和熱阻。另外，大多數氣凝膠產品是工業級，而部分HNB加熱器工廠希望其能滿足FDA食品級要求。
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加熱煙具的氣凝膠隔熱示意?來自云南中煙專利號 CN208798697U
熱象納米（熱傳導率低：0.016 ~ 0.020W/(m·K)；耐高低溫：- 200 ~ 300；隔熱性能及高溫耐久性優異；健康環保、FDA食品級安全；柔性、易模切、易成型；防潮、防結露、疏水性）
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廣州綠原環保（熱傳導系數低：0.016W/n·K typ ；熱阻值:142.8cm^2k/w ；實現薄膜化：200μm ～ 2500 μm ；配合鋁模：100μm降低熱源熱輻射 ；配合石墨膜：100μm提升散熱速率 ）
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據初步了解，目前涉及HNB加熱器領域的氣凝膠企業主要有蘇州熱象納米、廣州綠原環保、愛彼愛和新材、深圳鼎邑等。
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END
來源：艾邦新消費電子資訊
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原文始發于微信公眾號（艾邦氣凝膠論壇）：氣凝膠隔熱材料在HNB加熱器上的應用