本发明属于多孔材料，具体涉及一种具有多向连通孔的多孔玻璃、雾化芯和电子雾化器。
背景技术：
1、电子雾化器是一种通过雾化等手段，将雾化介质等变成蒸汽，让用户吸食的一种产品。雾化芯是电子雾化器的核心部件，对电子雾化器的口感、气溶胶量等性能起到了至关重要的作用。
2、封闭式电子雾化器大部分采用多孔陶瓷作为雾化芯，大多数采用硅藻土、氧化硅、氧化铝等为原料，加入玻璃粉、造孔剂等，通过烧结制备的颗粒堆积产生的多孔陶瓷。采用多孔陶瓷作雾化芯，具有均一性好，寿命长，口感细腻、械化程度高等特点。但是，多孔陶瓷发热体具有一定的比例的半闭孔和微细孔隙的特点，容易造成对雾化介质中低粘度成分的吸附，进而影响抽吸口感和香气还原度。同时，多孔陶瓷发热体微观表面粗糙、连续性较低，无法搭配薄膜发热膜。
3、与多孔陶瓷相比，多孔玻璃具有微观结构光滑连续、微纳孔比例较低的特点，不易对雾化介质产生吸附等特点，在一定程度上提升了电子雾化器的口感和香气还原度。然而，现有技术中的多孔玻璃的孔结构不均匀，孔的连通性差，使得雾化液基质(如烟油)通过的路径长度差别大，特别是多孔材料中所包含的单向连通的开口孔的存在，阻碍了雾化液基质(烟油)的传输速度，使得雾化液基质传递速度差别大，雾化液基质传递速度慢的部分区域，在雾化过程中容易产生供油不充分现象，使得局部焦化，产生积碳，严重影响客户抽吸体验，同时，积碳的累积效应，还将加速雾化芯的失效。
技术实现思路
1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的多孔玻璃孔结构不均匀、连通性差、易积碳等缺陷，从而提供一种具有多向连通孔的多孔玻璃、雾化芯和电子雾化器。
2、为此，本发明提供如下技术方案：
3、本发明提供一种具有多向连通孔的多孔玻璃，包括骨架和多向连通孔，其中，所述多向连通孔为球形孔，至少与其周边的6个孔连通。
4、可选地，所述多向连通孔与其周边的6-12个孔连通；
5、可选地，所述多向连通孔与其周边的7-10个孔连通。
6、可选地，所述骨架包括起搭架结构的纤维骨架和粘结稳定作用的玻璃覆盖粘结层，所述骨架总体积占比为25-35％；
7、其中，所述玻璃覆盖粘结层包括玻璃粉和未形成纤维骨架的剩余纤维颗粒组分。
8、可选地，所述纤维骨架长度75-150微米，纤维骨架直径15-45微米；
9、可选地，所述具有多向连通孔的多孔玻璃中，纤维骨架的重量百分数占比范围为12-45％；
10、可选地，所述具有多向连通孔的多孔玻璃中，玻璃覆盖粘结层的重量百分数占比范围为55-88％。
11、可选地，所述多孔玻璃的孔隙率为65-75％；
12、可选地，孔隙率为70-75％。
13、可选地，所述多向连通孔的孔径为70-80微米，孔与孔的连通通道孔喉的平均直径为25-45微米，孔喉分布于5-60微米区域，其中，50％以上孔喉分布于20-45微米。
14、可选地，所述孔喉的平均直径为28-36微米，孔喉分布于10-55微米区域，90％以上孔喉分布于20-45微米。
15、可选地，所述孔喉的平均直径约29-35微米，孔喉分布于12-50微米区域，分布于20-45微米的孔喉占比高于95％；
16、可选地，孔喉均分布于20-45微米区域。
17、本发明还提供一种雾化芯，以上述的具有多向连通孔的多孔玻璃为基体，所述基体上设置有发热单元。
18、可选地，所述雾化芯在雾化过程中，温度场偏差小于10℃。
19、本发明还提供一种电子雾化器，包括上述的雾化芯。
20、一般的，对于长方体平板型雾化器，如：4×9mm，或7×3.5mm等，多孔玻璃基体厚度1～3mm，优选地，厚度1.2-2.5mm。
21、一般的，根据实际人们抽吸过程，在测试电子烟抽吸过程中，设置电子烟抽吸时间为3s，对于电子烟雾化芯多孔基体，烟油从进油面通过多孔基体通道传输至雾化面上，当其经过各个供油通道的时间差高于3s时，将会出现局部供油不足现象。对于某一特定发热体，假设某一种烟油等雾化介质的通过时的传输速度为v，则3s时间差所导致的路径差为3v。因此，对于不同厚度(l)的基体材料，其各通道所允许的非连通孔含量约占3v/l。
22、例如，对于导油速度0.12mm/s的基体，若厚度1.2mm时，其各通道所允许的非连通孔含量应小于30％，即多向连通孔占比至少70％；厚度为2mm时，其各通道所允许的非连通孔含量应小于18％，即多向连通孔占比至少82％；厚度为2.5mm时，其各通道所允许的非连通孔含量应小于14.4％，即多向连通孔占比至少85.6％。理论上来说，最佳的实施例，多向连通孔的占比达到100％，这样发热体结构均匀性最高，结构稳定性和导油性能均较为理想。
23、一般的，对于粘度越小的烟油等雾化液介质，其在多孔基体的传导速度越快，相应的，其多向连通孔占比可以到更小的数值如：65％等。
24、本发明所提供的具有多向连通孔的多孔玻璃，通过玻璃及纤维材料和造孔剂粉末成型制备获得。
25、一般的，对于等径球体的五种密堆积方式：简单立方密堆积，配位数6，堆积密度52.4％；正交密堆，配位数8，堆积密度60.5％；四方密堆，配位数10，堆积密度69.8％；面心立方密堆积和六方密堆积，配位数12，堆积密度74.2％。为了获得该多向连通孔构建的多孔玻璃材料，设计造孔剂按照密堆的体积比加入，即：造孔剂体积占总材料体积的60-75％，优选地，造孔剂体积占总体积的70-75％。
26、本案中玻璃粉末起粘结骨架的作用，细的玻璃粉末能均匀分散在整个体系中，使得烧结后多孔玻璃孔分布更均匀，连通性好；同时，细的玻璃粉末可以缩短烧结时间，减少高温下玻璃流动，在提升效率的同时增加了整体材料的均匀性能。本案中的纤维组分起骨架支撑作用，对于制备70-80微米孔径，30-40微米孔喉的多孔材料，优选起支撑作用的纤维骨架70-150微米；一般的，小尺寸的纤维或陶瓷颗粒不影响整体搭架结构，烧结后，小尺寸的纤维或陶瓷颗粒被玻璃粉末包裹后聚集于纤维粘结处(造孔剂间隙处)，形成支撑端点。
27、所述多孔玻璃包括骨架及多向连通孔，其中骨架包括起搭架结构的纤维骨架和粘结稳定作用的玻璃覆盖粘结层；所述纤维骨架长度70-150微米，骨架直径15-45微米，重量百分数范围为12-45％；所述纤维骨架材料为耐高温陶瓷纤维材料，包括氧化铝、莫来石、氧化锆等，所述纤维直径10-40微米，长度10-150微米，其中，起搭架结构的有效纤维长度70-150微米；所述玻璃覆盖粘结层包括玻璃材料及未起搭架结构的纤维或陶瓷粉末，其重量百分数范围55-88％。
28、可选地，所述多孔玻璃材料的制备方法一般包括：将玻璃粉、纤维组分、造孔剂混合，制备生坯，经排胶，烧结等步骤。
29、可选地，所述纤维组分的直径为3-30μm，长度为20-500μm；
30、可选地，所述纤维组分的直径为10-25微米，长度为20-150μm。
31、可选地，所述纤维组分的长径比为1-10，可选地，长度为50-150μm的纤维的长径比为2-5；
32、和/或，纤维组分中，纤维长度在50μm以上的纤维占比在25％，可选地，占比在40％以上；进一步可选地，占比为40-100％。
33、以玻璃粉和纤维组分的总质量计，所述玻璃粉占40-62％，所述纤维组分占38-60％；
34、和/或，所述造孔剂的用量为玻璃粉和纤维组分总质量的0.3-2.5倍。
35、选用流延工艺，注塑工艺，干压工艺，凝胶注模程序工艺中的任一种制备生坯；
36、制备生坯的上述工艺均为领域内已知的，可根据选择的不同工艺添加使用相应的加工助剂。典型非限定性地，注塑工艺的步骤大致为：将混料后的材料与注塑添加剂(石蜡、聚乙烯及分散剂等)于密炼机高温密炼至均匀，再通过注塑制备成指定形状的生坯。
37、和/或，所述排胶温度为200-800℃，排胶时间为5-50h；可选地，所述排胶温度为200-350℃。
38、和/或，所述烧结温度为900-1250℃或者1180-1320℃，烧结时间为10-180min。
39、可选地，所述的多孔玻璃的制备方法，满足以下(1)-(5)中的至少一项：
40、(1)所述玻璃粉的软化温度为600-1200℃；所选纤维原料的软化点在制备方法中的烧结温度以上即可起到骨架作用；
41、(2)所述玻璃粉的粒径在10μm以下，可选地，粒径在3000目以下；
42、(3)所述纤维组分为碳化硅纤维，氮化硅纤维，硅酸铝纤维，石英纤维，莫来石纤维，氧化铝纤维，羟基磷石灰纤维，氧化锆纤维中的至少一种；
43、(4)所述造孔剂材料为碳粉、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、工程塑料、淀粉、纤维素、木屑、石墨粉中等经高温能分解、挥发或燃烧的材料中的一种或混合物；
44、(5)所述造孔剂的粒径为10-300μm，可选地，所述造孔剂的平均粒径为80微米。可以通过调节不同直径造孔剂的加入比例来获得更好连通性的多孔玻璃材料。
45、为了获得该特殊孔隙结构的多孔玻璃，对玻璃原料及纤维材料做如下预处理：
46、(1)玻璃粉体原料粒径小于10微米，优选使用3000目以下的玻璃粉末。为了获得均匀粒径的玻璃粉，可将市售的玻璃粉末，以乙醇为溶剂，使用高能行星球磨机以200-500r/min的转速，球磨3-5小时，烘干过筛后使用。
47、(2)纤维可以使用莫来石纤维、氧化锆纤维或氧化铝等耐高温纤维，本案优选莫来石纤维，纤维直径10-25微米，长度小于100微米，纤维长径比1-10。一般的，先通过破碎机将市售的2-5mm的短切纤维破碎至0.5mm以下，再以乙醇为溶剂，硬脂酸为助磨剂，高能行星球磨2-8小时，球磨转速100-400r/min，优选的，以300r/min球磨6小时，球磨后的纤维经乙醇洗涤，烘干过100目筛，获得目标纤维。
48、可选地，本具有多向连通孔的多孔玻璃采用注塑法制备获得，其制备方法如下：
49、将玻璃，纤维，以及造孔剂按照一定的比例配料，并用三维混炼机混料2小时至均匀。所述造孔剂为球形造孔剂，造孔剂粒径10-300微米，优选地，造孔剂直径80微米，或者造孔剂直径50微米。将混料后的材料与注塑添加剂(石蜡、聚乙烯及分散剂)于密炼机高温密炼至均匀，再通过注塑制备成指定形状的生坯。按200分钟升温至200℃，再以0.5℃每分钟升温至500℃，其中分别于240℃，280℃，300℃，350℃设置2小时保温时间，然后按5℃每分钟升温至1180℃-1320℃，保温30分钟，自然冷却至室温。一般的，可以根据造孔剂的热重曲线来获得较优的排胶工艺。
50、或者，所述具有多向连通孔的多孔玻璃可以通过空心玻璃微球直接密堆积，再经烧结制备获得。一般的，所选用的空心玻璃微球粒径为50-120微米，优选地、空心玻璃微球粒径为80-100微米。一般的，可以使用凝胶注模法制备多孔基体，先将空心玻璃微球加热至80℃，然后将其加入至80℃溶胶液中，搅拌、脱泡，以5mpa的压力注入模具中，待冷却成凝胶素坯，素坏于50℃下烘干，再于1000℃下烧结30分钟，自然冷却后获得多孔玻璃基体。
51、典型非限定性的，本发明提供的雾化芯以多孔玻璃为基体，基体上设置有发热单元，所述发热单元为发热丝，发热网或发热膜。其中，发热丝或发热网需要在生坯成型过程中嵌入，然后与成型坯体一起进行烧结，得到多孔玻璃雾化芯；当采用发热膜的时候，可以在多孔玻璃基体上，采用丝网印刷的方式印刷厚膜电阻发热膜或者喷涂、磁控溅射薄膜电阻发热膜的形式，设计发热膜的图案，然后再经过烧结步骤得到多孔玻璃雾化芯。
52、典型非限定性的，采用丝网印刷工艺制备厚膜电阻发热膜，厚膜的主要成分为镍基合金、铁基合金、银合金、钛合金、铝合金、不锈钢等，包含fe、cr、ni、ti、pa、pt、al、mo、si、ag等元素，厚膜突出厚度为11-100μm，下渗厚度为10-100μm，线宽为250-450μm，线距为300μm-900μm，采用的图案s、m、ω等图案，发热膜烧结温度为700-1200℃，烧结时间为0.5-3h。
53、典型非限定性的，采用喷涂或者磁控溅射制备薄膜电阻发热膜，薄膜的主要成分为镍基合金、银合金、钛合金、铝合金、不锈钢等，包含fe、cr、ni、ti、pa、pt、al、mo、si、ag等元素，薄膜突出厚度为0.5-5μm。
54、具体地，本发明还提供一种基于该多孔玻璃材料印膜烧结后制备的多孔玻璃雾化芯，其发热膜为多孔发热膜，其中：多孔发热膜包括高于多孔基体表面部分和渗入多孔基体部分，其中，高于多孔基体表面部分为多孔结构，孔径5-30微米，孔与孔之间相互连通，并与基体孔贯通，膜高于基体表面约30-100微米，如图2所示，优选的高度约为60-100微米；发热膜阻值0.8-1.2欧姆。
55、本发明技术方案，具有如下优点：
56、本发明提供的具有多向连通孔的多孔玻璃，包括骨架和多向连通孔，其中，所述多向连通孔为球形孔，至少与其周边的6个孔连通。本发明通过对连通孔结构的限定，使得烟油等雾化液基质在传递过程中，传递速度快，传递路径差别小，多通道连通减少了雾化芯局部供油不足或供油不平衡的现状，改善抽吸局部焦化现象，提升电子烟口感及抽吸体验。
57、本发明提供的具有多向连通孔的多孔玻璃，通过对孔吼尺寸的限定，使孔与孔之间的连通通道尺寸更均匀，能够进一步避免在雾化芯使用中出现导液速度不均匀，出现局部过热的情况，避免了局部焦化和积碳的产生。
1.一种具有多向连通孔的多孔玻璃，其特征在于，包括骨架和多向连通孔，其中，所述多向连通孔为球形孔，至少与其周边的6个孔连通。
2.根据权利要求1所述的具有多向连通孔的多孔玻璃，其特征在于，所述多向连通孔与其周边的6-12个孔连通；
3.根据权利要求1所述的具有多向连通孔的多孔玻璃，其特征在于，所述骨架包括起搭架结构的纤维骨架和粘结稳定作用的玻璃覆盖粘结层，所述骨架总体积占比为25-35％；
4.根据权利要求1所述的具有多向连通孔的多孔玻璃，其特征在于，所述多孔玻璃的孔隙率为65-75％；
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有多向连通孔的多孔玻璃，其特征在于，所述多向连通孔的孔径为70-80微米，孔与孔的连通通道孔喉的平均直径为25-45微米，孔喉分布于5-60微米区域，其中，50％以上孔喉分布于20-45微米。
6.根据权利要求5所述的具有多向连通孔的多孔玻璃，其特征在于，所述孔喉的平均直径为28-36微米，孔喉分布于10-55微米区域，90％以上孔喉分布于20-45微米。
7.根据权利要求6所述的孔通道均匀的多孔玻璃材料，其特征在于，所述孔喉的平均直径约29-35微米，孔喉分布于12-50微米区域，分布于20-45微米的孔喉占比高于95％；
8.一种雾化芯，其特征在于，以权利要求1-7任一项所述的具有多向连通孔的多孔玻璃为基体，所述基体上设置有发热单元。
9.根据权利要求8所述的雾化芯，其特征在于，雾化过程中，温度场偏差小于10℃。
10.一种电子雾化器，其特征在于，包括权利要求8或9所述的雾化芯。
