HNB加热器，即加热不燃烧烟具，是配套加热不燃烧产品使用的必备器具，起到类似打火机的作用，通过烘烤而不是燃烧，来蒸发烟气。这个烘烤过程中，加热元件的温度通常高达300-350℃，为了保证消费者在使用时不被烫伤或灼伤，一般在壳体和加热腔之间设置一个隔热层。隔热层结构主要有：真空管、隔热棉、PEEK、气凝胶等。
一、 气凝胶简介
1931年，美国泛太平洋大学的S.Kistler 教授与人打赌，用水玻璃为原料，通过乙醇超临界干燥，制备出了最早的气凝胶。
因95%以上的体积是空气，被称作“冷冻的烟”，是最轻的固体，也是最接近真空态的最低导热系数的绝热材料。
气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构、并在孔隙中充满气态分散介质的固体材料，是 世界上最轻的固体。由于独特的结构，气凝胶在热学、声学、光学、电学、力学等多个领域都展示出优异的性能。
气凝胶是一个广义概念，元素周期表上几乎所有元素的单质或化合物都能通过溶胶-凝胶法制备成气凝胶。
有些气凝胶是有机物，如纤维素气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、酚醛气凝胶等；有些气凝胶是无机物，无机气凝胶中有的是单质气凝胶，如纯碳气凝胶，很多是化合物气凝胶，如SiO₂气凝胶、TiO₂气凝胶、ZrO₂气凝胶、Al₂O₃气凝胶、WO₃气凝胶、 SiC气凝胶等。
根据应用的需要，可以将多种不同种类的气凝胶进行杂化，如SiO₂和Al₂O₃杂化的耐高温的气凝胶、有机物与SiO₂杂化的增强型气凝胶等。
气凝胶优秀特性为：具有极低的导热率，隔热，轻薄，优秀的防火、疏水、抗拉抗压性能。
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序号 |
性能特征 |
具体指标 |
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1 |
最低的密度的固体 |
<1.5mg/mL |
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2 |
最小的孔径 |
1~100nm |
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3 |
最高的孔洞率 |
>99.9% |
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4 |
最高的比表面积 |
200-1000 m2/g |
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5 |
最低的热导率 |
常温常压下可达0.013 w/(k<unk>m) |
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6 |
极优的防火性能 |
防火等级A1级,烟雾等级AQ1级 |
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7 |
超疏水性 |
增水率>99% |
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8 |
最低的声传播速度 |
<70m/s |
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9 |
最低的介电常数 |
<1.003 |
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10 |
最低的折射率 |
<1.0003 |
二、 气凝胶隔热原理
气凝胶隔热原理为：热传导、热对流、热辐射三个方面分别可达到“无穷长路径”效应、“零对流”效应、“无穷多遮热板” 效应。
无对流效应
气凝胶纳米材料中的气孔直径小于70nm, 气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力，处于近似真空状态，无法进行热对流。
无穷遮挡效应
气凝胶的气孔为纳米级气孔且气凝胶自身具有极低的密度，气凝胶内的气孔趋于“无穷多”，每个气孔壁都具有遮热板的作用，因而产生近于“无穷多遮热板”效应，使热辐射降到最低。
无穷长疏松路径效应
气凝胶的密度极低、比表面大且体积骨架疏松，气凝胶有无穷多的纳米气孔，热量在气凝胶固体材料中沿着气孔壁传导， 有无穷多的气孔壁构成“无穷长疏松的路径”效应，使固体热传导的能力下降到接近最低极限。
三、 气凝胶在HNB加热器上应用
气凝胶在HNB加热器上的应用，首要解决问题是掉粉，其次是不能影响导热系数和热阻。另外，大多数气凝胶产品是工业级，而部分HNB加热器工厂希望其能满足FDA食品级要求。
加热烟具的气凝胶隔热示意 来自云南中烟专利号 CN208798697U
热象纳米（热传导率低：0.016 ~ 0.020W/(m·K)；耐高低温：- 200 ~ 300；隔热性能及高温耐久性优异；健康环保、FDA食品级安全；柔性、易模切、易成型；防潮、防结露、疏水性）
广州绿原环保（热传导系数低：0.016W/n·K typ ；热阻值:142.8cm^2k/w ；实现薄膜化：200µm ～ 2500 µm ；配合铝模：100µm降低热源热辐射 ；配合石墨膜：100µm提升散热速率 ）
据初步了解，目前涉及HNB加热器领域的气凝胶企业主要有苏州热象纳米、广州绿原环保、爱彼爱和新材、深圳鼎邑等。
END
来源：艾邦新消费电子资讯