氣凝膠陶瓷功能材料——霧化芯的迭代技術

大空間消殺、醫療美容、消費類電子霧化器……隨著使用場景越來越豐富，電子霧化産業正逐漸成為一個新千億級市場。

作為電子霧化器最核心的部件，霧化芯一直以來是中國電子霧化行業的“兵家必爭之地”，推動著一輪又一輪的科技創新和行業變革。

迭代，一直在霧化芯技術上發生。從最早的玻纖芯到電阻絲棉芯直至陶瓷霧化芯，霧化芯經歷了數次更疊，對發熱均勻度、陶瓷強度及陶瓷霧化能效的要求不斷提高。然而，目前市面上主流的陶瓷霧化芯普遍面臨一系列問題：

首先，足夠的導油能力需要較大的氣孔率和較小的陶瓷纖維孔徑，但會影響陶瓷霧化芯的強度；另一方面，為了保證口感，又需要足夠小的陶瓷纖維孔徑，現有陶瓷材料難以達到這種平衡。此外，陶瓷燒結和表面的金屬化方法在實現過程中也面臨諸多技術挑戰……

面對這些痛點，新入局的企業正不斷銳意求新、探尋突破。

記者留意到，位於“霧谷”深圳的紫荊未來科技有限公司（以下簡稱“紫荊未來科技”）提出最新技術概念——SiC氣凝膠陶瓷霧化芯（以下簡稱“氣凝膠陶瓷霧化芯”），正憑藉強大的科研實力成為霧化領域下一個值得關注的企業。

氣凝膠陶瓷製備＋芯材燒結

造就國際首款氣凝膠陶瓷霧化芯

目前，紫荊未來科技正聚焦于深入研究新材料前沿技術及霧化技術，將新材料新技術應用到各個霧化場景。其中，氣凝膠陶瓷功能材料則是該公司近幾年研發的重要成果。

國際首款SiC氣凝膠陶瓷霧化芯

“我們研發的國際首款氣凝膠陶瓷霧化芯，將為霧化芯産品帶來全新技術概念。這款霧化芯可採用整面鍍層電極技術取消印刷電極，發熱均勻穩定、發霧霧滴D90直徑＜1．65μm。”紫荊未來科技創始人吳海明表示。

氣凝膠陶瓷霧化芯，何以成為下一個霧化芯高地，引領行業邁向新的發展階段？帶著這樣的疑問，記者來到位於深圳龍崗區紫荊未來科技辦公室，向吳海明詳細地了解氣凝膠陶瓷霧化芯背後的五大核心技術：

“現階段，氣凝膠陶瓷芯取得的革命性突破，很大程度上依賴於氣凝膠陶瓷製備技術。”他介紹道，“傳統的霧化技術需要採用蠟進行造孔，傳統陶瓷芯燒結後的氣孔都像蚯蚓狀彎曲，這就導致了孔隙不一致和掉粉問題，口味還原不好、漏油和粉末易析出。而紫荊未來科技掌握的氣凝膠功能陶瓷技術，其燒結後的孔隙都是直列式，孔隙率可高達85％。就像是三車道變成了八車道一樣，煙油的流通性大幅提高。同時，還可以通過關閉部分氣孔來減少煙油流通，也就意味著我們可以根據需要靈活調整。”

其次，是芯材燒結增強技術。目前市面上的陶瓷芯到65％的氣孔結構已是極致，氣孔率再高就脆了、不成形了，容易燒壞、燒塌。氣流就像是霧化器的油門，氣流越大意味著瞬間升溫就越快，氣流越小意味著升溫就慢。針對不同的行業、不同的煙油，紫荊未來科技的氣凝膠陶瓷霧化芯適配了不同的沸點、霧化點。“在氣霧比上，舉個例子，氣推進去，然後高溫霧化出來的煙霧可以控制氣流跟霧量，口感、體驗感就更好了，不會濃得嗆人，也不會淡得沒有味道。”吳海明説。

國際首款SiC氣凝膠陶瓷霧化芯

目前市場上最常見的絲網狀發熱絲，在使用過程中容易結痂堵塞，紫荊未來科技採用液體金屬印刷技術，通過改變發熱絲的形態，將液體金屬澆灌在陶瓷霧化芯上，使其呈塊狀，液體金屬就可以在高溫環境下牢牢嵌入纖維之中，陶瓷精準控溫的難題得以解決。

吳海明解釋道：“若陶瓷孔隙不夠，被金屬澆灌的陶瓷就如同被灌水的螞蟻窩，結構被拉垮成顆粒狀。我們需要金屬既深入陶瓷的纖維孔隙中，又附著在上面不掉塊。由於金屬和陶瓷密度不同，在一體化燒結過程中對高溫的承受能力也不一樣，這是一項很難掌握的技術。”

紫荊未來科技的封裝切割技術，恰恰是及時響應客戶需求的妙招。吳海明説：“有了強大的設計能力，就可以依客戶具體需求快速定制凹槽的薄厚度，並通過封裝切割靈活調配。比如，霧化芯油槽是可以個性化配套的，能夠根據客戶需求調整煙霧量的大小。”

值得一提的是，紫荊未來科技在霧化芯上採用的倣真結構設計，通過測試計算不同狀態、年齡人群的呼吸肺活量，模擬數字倣真結果，據此優化霧化芯的結構參數，應用在感測器部分，對大小氣孔數量及各種數據精確調控，以達到提高霧化效率、減少有害物質生成、改善口感等目的。

氣凝膠陶瓷霧化芯微孔形貌

通過成熟且完美的工藝，紫荊未來科技的氣凝膠陶瓷霧化芯達到國際領先水準，取得了霧化器行業顛覆性的成果：氣凝膠脆性降低、“掉粉”問題得以解決；最高使用溫度達1500℃，遠高於常規氣凝膠的使用溫度上限650℃；具有顯著更高的力學強度，同時仍能保持優異的可壓縮性／回彈性；在高強度的情況下氣孔率比現有市面産品提升30％，口感與現有産品相比更加細膩……一步到位解決“氣、霧、油、溫、電”五大霧化芯關鍵環節痛點，氣凝膠陶瓷霧化芯進一步強化了紫荊未來科技在霧化芯技術上的優勢地位。

“一重兩院兩所”

構建強大産學研實力

氣凝膠陶瓷霧化器的成功研發，離不開頂尖高校和頭部研究所的支援貢獻。産學研合作使得紫荊未來科技具備強大的科研實力，為霧化器技術的進步提供了強有力保障。

據了解，紫荊未來科技的核心技術團隊來自西安交通大學材料強度國家重點實驗室。該實驗室先後主持國家自然科學基金、國家“863”項目、軍品配套項目、教育部“新世紀優秀人才培養計劃”項目、陜西省科技攻關計劃等多項，先後參加多孔透波材料、陶瓷金屬焊接軍工預研項目、國家自然科學基金重點項目、“九五”國家重點攻關等項目。

經過近5年的持續研發，實驗室成功開發出全新的用以合成具有優異可壓縮性／彈性的硅基陶瓷纖維氣凝膠，申請並獲得多項發明專利，擁有完全的自主智慧財産權。

西安交通大學材料強度國家重點實驗室

此外，紫荊未來科技雄厚的院校背景可以用“一重兩院兩所”來概括。其中“一重”，指的是清華大學國家功能陶瓷重點實驗室——依託清華大學的強大科研能力，該實驗室目前擁有全中國頂級的多孔陶瓷設備檢測儀器。

“兩院”，分別指清華大學材料學院、西安交通大學材料學院（氣凝膠纖維生長技術與氣凝膠陶瓷纖維增強技術在此研發）；“兩所”則包括中科院力學研究所、中科院工程熱物理研究所。

據吳海明透露，目前，紫荊未來科技正加速打造“一中心一基地一工廠”三大基地佈局。其中，“一中心”將落戶深圳清華大學研究院智慧霧化傳感技術工程中心，將聚焦研發、工藝、測評、專利技術、人才引進等方面；深圳寶安區福永中試基地則聚焦消費類電子霧化器件，負責測試配對、聯合研發、工藝路線各項專利申請；東莞數智化工廠則負責智慧化、自動化、數據化、可視化、燈塔工廠等。

紫荊未來科技的顧問團隊同樣實力強大，成員分別來自清華大學、中國科學院、賽迪研究院、CHITECH……專家學者們的經驗和專業知識為紫荊未來科技的科研工作提供了寶貴的指導和支援。

依託不斷夯實的科研力量及越發成熟的技術矩陣，紫荊未來科技正不斷推進

氣凝膠陶瓷霧化器的技術進步，為行業的發展及更多領域貢獻更多的科研成果和技術創新。

積極拓展多元佈局

助力産業加速迭代

當下，隨著全球各大電子霧化市場的政策法規逐步完善，“霧谷”深圳的産業鏈和技術能力正逐漸走向成熟。堅持以“技術＋産品”為核心競爭力的紫荊未來科技正在積極拓展多元化佈局，目前已研發出氣凝膠氈／塊／板、超級隔熱SiC氣凝膠、Si3N4氣凝膠氈産品，同時積極探索氣凝膠石墨霧化芯在未來的更多可能性。

Si3N4氣凝膠氈與超級隔熱SiC氣凝膠

未來，紫荊未來科技還將賦能更多産業發展，持續助力産業迭代。吳海明表示，將向三個方向拓展霧化器産業佈局：“一是消費類電子霧化器，這一市場已告別野蠻生長時代，朝著更成熟更規範化方向發展，必將加速行業馬太效應；二是醫療霧化行業，過去醫院用超聲水溶性的霧化技術，患者在醫院做霧化只能十幾分鐘坐著不動，以後可以通過恒定口腔溫度霧化、攜帶型霧化藥劑等技術，給患者更加輕鬆舒適的治療體驗；三是農用及家用霧化及密閉空間消殺供氧領域，以此為人們提供更方便、舒適的生活環境。”

吳海明對霧化芯技術的明天充滿了期待，他相信，有朝一日，該技術甚至還可以在航空航太、極端條件、軍事設備等更為廣泛的領域得到應用。

“紫荊未來科技的願景是——引領科技，成為霧化領域的上市公司。”這一目標的實現已然被提上了日程，吳海明對前景充滿信心。他表示，對於霧化行業而言，陶瓷芯的創新與應用還有很多可能性，紫荊未來科技將在引領霧化科技創新潮流、助力産業迭代之路上持續精進。