一种低TCR值复合薄膜发热膜及其制备方法与应用

本发明属于薄膜型发热膜，尤其涉及一种用于雾化组件的低电阻温度系数发热膜结构，并进一步公开其制备方法与应用。背景技术：1、目前，新型电子雾化组件中多采用薄膜型发热膜代替传统的厚膜结构。薄膜型发热膜的优点是材料一致性较好，且由于不会填充于多孔基底发热面上的微孔中，不会影响烟油的传输速度，可以实现较高的雾化效率。多数的雾化组件产品均会选用低电阻温度系数的发热膜，使得从室温到雾化温度区间电阻变化较小，有效保证了雾化效率。2、传统的具有低电阻温度系数(tcr)的发热膜产品一般采用合金材料实现其低电阻温度系数的要求，但是，由于合金材料的组分与电阻温度系数的关系比较复杂，很难实现在较大范围内调控电阻的温度系数。金属单质类材料虽然具有稳定的调控性能，但是，却无法兼顾发热膜尺寸和性能的要求。例如，面对具有较大尺寸要求的发热膜结构时，传统方法一般选用电阻率低于5e-8ω·m的金属单质(如银、铝、铜)材料，但此类金属单质的电阻温度系数普遍较高(一般高于3500ppm/k)，导致从室温到雾化温度区间电阻变化较大，严重影响雾化效率。为了降低薄膜的电阻温度系数以改善雾化效率，如中国专利cn107993782a公开了采用复合薄膜的方式实现低电阻温度系数薄膜，通过负电阻温度系数和正电阻温度系数的双层薄膜来降低电阻温度系数，但是，此方法中的负电阻温度系数的膜的电阻率超过200e-8ω·m。又如中国专利cn103714927a采用调整薄膜沉积参数实现使用同一靶材制备多层薄膜电阻以调整电阻温度系数，但是，此方法中实现低电阻温度系数的薄膜均采用合金材料，电阻率同样超过100e-8ω·m。可见，在薄膜发热膜产品中，如何在产品的尺寸、电阻温度系数及电阻率之间取得平衡，成为本领域亟待解决的关键技术。3、尤其是，随着雾化产品的不断发展，具有较大长宽比值(通常指长宽比>5)的发热膜不断开发及应用。但是，研究显示，传统的基于低电阻率金属单质制备的薄膜发热膜在面对较大长宽比尺寸要求时，更难以获得低电阻温度系数的发热膜，产品的性能也更加难以保障，且随着长宽比值越大，产品难度也越大。可见，对于长宽比值较大(>5)的发热膜产品，如何兼顾产品尺寸要求、电阻温度系数及电阻率要求，并保障发热膜产品的应用性能，其面临的技术难度也更大，对技术人员提出了更大的挑战。4、再者，常规组件在加热雾化时的工作温度约为300℃左右，干烧时的温度更高可达600℃，长期的雾化工作会导致发热膜的晶粒长大，进而导致其电阻温度系数有较大变化，进而影响了发热膜的性能稳定性。5、因此，开发一种应用性能稳定的用于雾化组件的低电阻温度系数复合薄膜发热膜具有积极的意义。技术实现思路1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可用于雾化组件的低电阻温度系数复合薄膜发热膜，所述发热膜具有电阻率低、电阻温度系数低的优势，且高温下电阻温度系数稳定，应用性能更优；2、本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述可用于雾化组件的低电阻温度系数复合薄膜发热膜的制备方法与应用。3、为解决上述技术问题，本发明所述的一种低tcr值复合薄膜发热膜，所述发热膜包括层叠设置的导电薄膜；4、具体的，所述复合薄膜发热膜的tcr值为500-2800ppm/k；5、各层所述导电薄膜由相同或不同的导电材料形成；6、所述导电薄膜的层数为2-100层；7、各层所述导电薄膜的厚度彼此独立的为1nm-800nm。8、在本发明所述的低tcr值复合薄膜发热膜中，各层所述导电薄膜的厚度与所述发热膜的tcr值成正比。具体的，各层所述导电薄膜的厚度选择可以由tcr的要求决定，若要求最终复合薄膜发热膜tcr值较低，则每层的厚度为几纳米到几十纳米，若要求最终复合薄膜发热膜tcr值较高，则每层的厚度为几十纳米到几百纳米。9、具体的，所述低tcr值复合薄膜发热膜，当所述复合薄膜发热膜的tcr值要求为500-1800ppm/k，各层所述导电薄膜的厚度彼此独立的为1nm-50nm；10、具体的，所述低tcr值复合薄膜发热膜，当所述复合薄膜发热膜的tcr值要求为1800-2800ppm/k，各层所述导电薄膜的厚度彼此独立的为50nm-800nm。11、具体的，所述的低tcr值复合薄膜发热膜，所述导电薄膜的层数可以从2层到100层，优选设置层数为2-50层。12、具体的，本发明所述的低tcr值复合薄膜发热膜，所述导热膜的长宽比≥3：1。本发明所述低tcr值复合薄膜发热膜可以实现长宽比≥3：1的尺寸要求，同时也可以用于加工长宽比值要求更大的发热薄膜，例如长宽比>5、甚至达到长宽比≥18的发热膜的加工。13、具体的，所述的低tcr值复合薄膜发热膜中，形成所述导电薄膜的导电材料包括金属单质、合金、导电无机非金属或导电有机材料中的一种或几种的混合物；14、优选的，所述导电材料包括金属单质，优选电阻率<20e-8ω·m的金属单质材料；15、更优选的，所述导电材料包括低电阻率金属单质，更优选为电阻率<3e-8ω·m的金属单质材料，如银、铝、铜。16、具体的，所述的低tcr值复合薄膜发热膜，所述发热膜包括交替层叠设置的导电薄膜a和导电薄膜b；即通过依次叠层导电薄膜a和导电薄膜b的方式形成复合薄膜发热膜。17、优选的，所述的低tcr值复合薄膜发热膜，各层所述导电薄膜a的厚度相同，各层所述导电薄膜b的厚度相同。18、所述导电薄膜a和导电薄膜b为由不同的所述导电材料形成的薄膜，或者，所述导电薄膜a和导电薄膜b为由相同的所述导电材料在不同工艺条件下形成的薄膜。19、具体的，所述导电薄膜a和导电薄膜b可以是不同材料，也可以是相同材料但由不同工艺参数的沉积工艺下形成的可分层的薄膜。20、具体的，所述的低tcr值复合薄膜发热膜，所述导电薄膜a和导电薄膜b中至少包括一种由金属单质形成的导电薄膜。21、优选的，控制由非金属单质形成的所述导电薄膜的厚度小于或等于由金属单质形成的所述导电薄膜的厚度。22、优选的，由金属单质形成的所述导电薄膜的厚度≤800nm。23、具体的，所述的低tcr值复合薄膜发热膜，所述导电薄膜a和导电薄膜b分别为不同金属单质形成的导电薄膜，或者，所述导电薄膜a和导电薄膜b分别为相同金属单质在不同工艺下形成的导电薄膜。24、本发明还公开了一种制备所述的低tcr值复合薄膜发热膜的方法，包括取选定的所述导热材料在发热体基底表面依次沉积成型得到所需厚度的各层导电薄膜的步骤，进而得到由层叠设置的所述导电薄膜形成的发热膜。25、优选的，所述的低tcr值复合薄膜发热膜的制备方法中：26、当所述导电薄膜a和导电薄膜b为相同导电材料时，控制所述导电薄膜a和导电薄膜b的沉积温度不同或者沉积气氛不同；27、具体的，当所述导电薄膜a和导电薄膜b为相同材料，更优选为金属单质材料时，可通过在薄膜的沉积工艺中改变沉积温度，实现相同材料的多层结构。28、具体的，当所述导电薄膜a和导电薄膜b为相同材料，更优选为金属单质材料时，可通过在薄膜的沉积工艺中改变沉积气氛(加入氧气或氮气)。例如，在制备所述薄膜a之后，将沉积气氛从纯氩气变为氩气和氮气的混合物，则再进行制备导电薄膜b时的材料就变成了导电薄膜a材料(金属单质)的氮化物，进而形成明显的分层。29、具体的，当所述导电薄膜a和导电薄膜b为不同材料，可以在进行薄膜沉积工艺时，改变沉积气氛(加氧气或氮气)。例如，在制备所述薄膜a之后，将沉积气氛从纯氩气变为氩气和氮气的混合物，则再进行制备导电薄膜b时的材料就变成了导电薄膜a材料(金属单质)的氮化物，进而形成明显的分层。30、具体的，当所述导电薄膜a和导电薄膜b为不同材料，例如，导电薄膜a为金属单质，导电薄膜b则可以为金属单质、或金属合金层、或具有导电性的无机非金属(如氮化钛，氮化钽，氧化铟锡)或有机物层(如石墨烯)，优选控制导电薄膜a的单层厚度为800nm或以下，薄膜b的厚度等于或小于薄膜a的单层厚度。31、本发明还公开了所述的低tcr值复合薄膜发热膜用于制备雾化组件的用途。32、本发明还公开了一种包含所述的低tcr值复合薄膜发热膜的雾化组件。33、本发明所述的低tcr值复合薄膜发热膜，采用导电薄膜之间层叠设置的方式，基于薄膜材料的电阻温度系数与晶粒尺寸成正比，而纳米级别厚度的薄膜的晶粒尺寸与薄膜厚度成正比的关系，通过合理选择适合电阻率的导电材料形成适宜厚度的导电薄膜的方式，实现了降低发热膜的电阻温度系数的目的。本发明所述的低tcr值复合薄膜发热膜的电阻率<20e-8ω·m，电阻温度系数<2800ppm/k，尤其是300℃、30分钟后电阻温度系数变化<10％，所述发热膜的应用稳定性更优。34、本发明所述的低tcr值复合薄膜发热膜，采用导电薄膜a和导电薄膜b交替层叠设置的结构，并选择所述导电薄膜a和导电薄膜b中至少包括一种低电阻率的金属单质薄膜，选择性的叠加由金属单质、金属合金层、具有导电性的无机非金属或有机物层薄膜，可以同时实现低电阻率(5e-8ω·m)和低tcr值(<2800ppm/k)的性能。尤其是，所述的低tcr值复合薄膜发热膜，可以保证发热膜的形状的长宽比超过5：1，有效解决了大尺寸(长宽比)发热膜无法兼顾低电阻温度系数的缺陷。利用此类高长宽比的发热膜可以实现加热雾化时的高热流密度，有利于达到好的雾化性状和口感。35、本发明所述的低tcr值复合薄膜发热膜，采用的叠层的方式可以抑制加热雾化时的发热膜晶粒长大，其原理是叠层间的界面抑制了晶粒长大。所以可以减少加热雾化后由于晶粒长大造成的电阻温度系数变化，有效保障了高温下长期雾化工作的稳定性，有效解决了大尺寸(长宽比)发热膜无法兼顾低电阻温度系数的缺陷，尤其可以用于制备较大长宽比值尺寸的发热膜。实验证明，即便是长宽比值要求达到18：1的大尺寸发热膜，依然可以兼顾其低电阻温度系数的要求，并保障其应用性能。