本发明涉及包括电子烟和低温加热烟在内的需要对烟料进行加热的装置，更具体的说，涉及一种适用于上述装置的一次性烟弹。
背景技术：
目前，电子烟已经逐步向大众普及。传统的电子烟由雾化器、电池部、烟嘴组成，电池部作为电源，对雾化器的电热丝进行加热，电热丝一般都会缠绕有吸油绳，吸油绳的两端放入烟油容腔内，当烟油容腔充入烟油后，吸油绳将烟油吸入发热丝处，加热后的发热丝温度升高，吸油绳上的烟受热挥发，形成烟雾，从烟嘴部吸入吸烟者口中。由于没有经过燃烧，故而减少一氧化碳和焦油等有害物质含量，很大程度减少了二手烟危害。但是，传统的电子烟使用烟油，在吸烟口感上跟实际烟草的味道有差距。同时使用电热丝加热，在加热速度、加热效果和耗电方面都有提升空间。
低温加热(卷)烟，又称加热不燃烧(卷)烟，卷烟形式比较多见，下文统称为低温加热烟，与传统的燃烧产生烟气的卷烟不同。以“加热不燃烧”为思路设计的低温加热烟，能使烟叶刚好加热到足以散发出味道的程度，而无需点燃烟叶。通常情况下，普通卷烟在350℃至1000℃的吸食高温下会产生众多有害物质，而低温加热烟大都是在300℃以下，并且因为所加热的天然或合成烟草制品中的很多有害物质均已被事先加工清除，使得一手烟和二手烟中的有害物质大幅减少。近年来众多烟草制造企业、研究机构都在重金投入这一领域，并收获颇丰，因为他们都看到了这一类型烟草制品的巨大潜力。
目前市场上的电子烟和低温加热烟存在的问题是其加热装置与烟料之间的接触面积小，导致加热效率低。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术关键在于：提供一种包括电子烟和低温加热烟在内的需要对烟料进行加热的装置的一次性烟弹，解决现有产品加热效率低、加热时间长的问题。本发明所述烟弹，又称为烟支、烟嘴或吸嘴，是指电子烟和低温加热烟以及其它对烟料进行加热的装置中包含有烟料的容器、装置或部件，在本发明中上述烟弹、烟支等名称会交互使用。本发明的一次性烟弹也可以应用于其它能产生挥发性气体或味道的可吸、食的装置中，包括利用通电加热的水烟或医用大麻吸食装置等。为说明相关加热机制，本发明的例子以在电子烟和低温加热烟的应用为主。
本发明解决上述技术问题的方案为，提供一种一次性烟弹，所述烟弹内部集成可通电发热的发热装置和被通电的所述发热装置加热的烟料，制备所述发热装置的材料包括碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑，所述烟料分散或者容纳于所述烟弹中。本发明所指的烟弹内部除了包括烟弹外壁(即外封装)所包裹的内部区域，亦包括烟弹的外壁。加热材料可以涂敷在烟弹外壁的外表面或内表面，也可以作为一种组成材料分散在烟弹外壁中，甚至可以直接将加热材料做成烟弹的外壁，或将加热材料和烟料混合组成烟弹的烟料部分(而不需要另外的外封装)。
在本发明提供的烟弹中，所述碳基发热材料包括但不限于碳黑、炭黑、碳粉、活性炭、多孔炭、中间相碳微球、石墨烯、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯、石墨炔、碳纳米管、碳纳米管薄膜、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布，以及其它碳的衍生物中的一种或几种；所述固体复合材料由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组成，其中一种物质为含金属、半导体、导电高分子、合金或碳材料的可导电物质，其它物质包括树脂、橡胶、陶瓷、纤维、人工合成的高分子化合物；所述固体复合材料包括硅橡胶、橡胶和导电高分子复合得到的复合材料,碳纤维和石墨烯复合得到的复合材料,导电高分子和陶瓷复合得到的复合材料,碳纤维纸，碳纸，聚酰亚胺加热膜；所述金属基导电材料包括但不限于金、银、铁、铜、铝、镍等的任何金属导电材料及其合金。上述所有发热材料，不管是碳基发热材料、固体复合材料，还是金属基导电材料，都可以通过很多种形态和尺寸加入到烟弹中，包括但不限于薄膜状、管状、柱状、片状、球状、粉末状或碎屑等等，其中柱状、管状、片状、薄膜状等既可以是笔直或平面的，也可以是弯曲或曲面的以增大接触面积；此外，发热材料以粉末或碎屑或小片状的形式最容易分散在烟料中，或与烟料接触达到最大的加热面积。本发明所述的碎屑指面积或体积较小的物质状态，包括但不限于微小的片状、短纤维状或小颗粒状等，其与粉末在形态上不能完全区分，因此以粉末及碎屑综合代表此种形态，例如，本发明所述金属基导电材料粉末及碎屑表示金属基导电材料以面积或体积较小的物质状态存在。在本发明提供的烟弹中，所述发热装置上设置电极。
在本发明提供的烟弹中，所述发热装置由所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑构成。
在本发明提供的烟弹中，所述发热装置由所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑与第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物构成。本发明所提及的溶液，既包括常指的一种或一种以上的物质以分子或离子形式分散于另一种物质中形成的均一和稳定的混合物，也包括任何其它液态物质，例如含有悬浮物的液体和不能保持稳定状态的多种物质混合形成的液体；本发明中提及的半固态或半固体物质包括但不限于膏状、凝胶状、糊状等介于固态和液态之间较稠或流动性较差的物质；本发明所提及的浆状物是指较浓的液态物质。
在本发明提供的烟弹中，所述发热装置由所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑与第一溶剂混合成的溶液、半固态或浆状物干燥固化成型而构成。
在本发明提供的烟弹中，所述第一溶剂包括但不限于水、酒精、吡咯烷酮、丙酮、乙酸乙酯、甲酰胺、四氢呋喃中的一种或几种，很多其它有机或水性溶剂都可以起到类似作用。
在本发明提供的烟弹中，所述发热装置内部具有容纳空间，所述烟料置于所述容纳空间中，容纳空间可以是封闭的，也可以是带开口的半封闭状态。
在本发明提供的烟弹中，所述容纳空间为长方体、蜂窝状、气泡状、圆筒状、柱状或具有笔直或弯曲通道的空间中的至少一种。
在本发明提供的烟弹中，所述烟料分散在所述发热装置中。鉴于一种物质分散在另一种物质中是一种相对的概念，本发明所涉及的所述烟料与所述发热装置相混合的情况也包括所述发热装置分散在所述烟料中的情况。
在本发明提供的烟弹中，所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑、烟料、和/或第一溶剂、和/或第二溶剂混合成溶液、半固态或浆状物。
在本发明提供的烟弹中，所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑、烟料、和/或第一溶剂、和/或第二溶剂混合成溶液、半固态或浆状物后干燥固化成型。
在本发明提供的烟弹中，添加所述第一溶剂和/或第二溶剂的碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑和烟料的溶液或浆状混合物，根据需要添加其它物质发生物理或化学反应，干燥固化并制成片状或者烟丝状的人造烟叶。
在本发明提供的烟弹中，所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料制成碎屑状、片状、柱状、条形、环形、弹簧型、球型、纤维状、粉末、颗粒等形态分散在液体、半固体、固体的所述烟料中。
在本发明提供的烟弹中，所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料制成片状、柱状、条形、环形、弹簧型、球型、或者薄膜状，置于所述烟料中或者包敷所述烟料，并成为烟弹的一部分。
在本发明提供的烟弹中，所述烟弹的外形和颜色与卷烟类似。
在本发明提供的烟弹中，所述发热装置混入染料或褪色物质或变色物质，或者在所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑混入第一溶剂成溶液、半固态或浆状物时混入染料或褪色物质或变色物质，或者在所述烟弹表面涂覆染料。
在本发明提供的烟弹中，所述烟料混入染料或褪色物质或变色物质，或者在将所述烟料混入第二溶剂成溶液、半固态或浆状物时混入染料或褪色物质或变色物质。
本发明还提供一种一次性烟弹，所述烟弹内部设置可通电发热的发热装置和被通电的所述发热装置加热的烟料，制备所述发热装置的材料包括金属基导电材料，其形态可以是除粉末及碎屑以外的其他形状，所述金属基导电材料的形状包括片状、柱状、条形、环形、弹簧型、球型、薄膜状、纤维状、颗粒中的至少一种，所述烟料分散或者容纳于所述发热装置中，或者包覆所述发热装置，或者与所述发热装置混合或复合，从而共同组成自带加热装置的烟弹。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明的粉末状或其它形态的通电加热材料作为电子烟和低温加热烟的加热媒介，并且直接将这些通电加热材料与烟料接触，具有非常大的加热接触面积，加热时所需电压低、耗电少、加热效率高。
附图说明
图1是本发明烟弹的结构示意图，其中，图1a为烟料分散于碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑间隙的情形，两者完全混合在一起；图1b为烟料分散于蜂窝状容纳空间的情形；图1c为烟料分散于气泡状容纳空间的情形；图1d为烟料分散于圆筒状容纳空间的情形，该圆筒状容纳空间也是一种笔直的通道空间。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明内容做具体说明。
本发明提供一种适用于电子烟和低温加热(卷)烟的一次性烟弹，发热装置和烟料都位于烟弹内部，制备该加热装置的材料包括碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑，特别是粉末状或碎屑状材料，与所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物金属基导电材料粉末及碎屑后，发热材料金属基导电材料粉末及碎屑与烟料之间充分接触，达到几乎最大的加热接触表面积，使得加热效率远高于常规的加热方式。
碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑作为电子烟和低温加热烟的加热媒介，在通电后对烟料进行加热。本发明所称“烟料”指发烟物质，是经加热或燃烧可以产生气味和/或尼古丁和/或烟气的物质，即可被雾化的物质，在电子烟和低温加热烟领域作为香烟替代物。烟料可以是固态、半固态和液态。固态烟料因为透气性、组装和制作等方面的考虑，经常加工成薄片状，因此又俗称为薄片，丝状薄片也称为薄片丝。烟料可以含有烟碱，也可以不含有烟碱；含有烟碱的烟料包括天然烟叶制品，也包括以烟碱为原料制成的烟液、烟油、烟胶、烟膏、烟丝、烟叶等。不含有烟碱的烟料主要含有香味物质，既可被雾化以起到模拟吸烟过程又起到戒烟等目的，如甘油、丙二醇和包括薄荷油等在内的香料等。其它可被加热挥发或散发出挥发性物质和烟气的物品也可以作为烟料或者烟料的组分，例如大麻、大麻提取物、及其它医用止痛药或麻醉品等。所述烟液为液态，所述烟油为油状，所述烟胶为凝胶状，所述烟膏为膏状，所述烟丝包括天然的或人造的或萃取加工过的烟丝，所述烟叶包括天然的或人造的或萃取加工过的烟叶。
本发明所提供的一次性烟弹，烟弹内部设置可通电发热的发热装置、与发热装置接触的烟料，制备发热装置的材料包括碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑，烟料分散或者容纳于烟弹中。
优选的，本发明提供的碳基发热材料包括但不限于碳黑、炭黑、碳粉、活性炭、多孔炭、中间相碳微球、石墨烯、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯、石墨炔、碳纳米管、碳纳米管薄膜、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布等。制备发热装置时，上述碳基发热材料可以一种单独使用，也可以多种混合使用。本发明通过创新的结构设计，将加热材料与烟料混合，极大地增加了加热表面积。在施以电压的情况下，高温快速加热烟料，加热效率高且加热均匀。另外，通过调节电压和/或电流调节加热温度，快速启动或重新启动加热，例如只有在吸烟者吸烟时才加热。发热装置上设置电极。例如在所述加热装置的任意两端连接电源的正负极后，通过电阻发热和/或红外线发热。通电后的加热装置可以均匀发热，也使得烟料均匀受热转变成雾气。烟料为固体、液体或者半固体。
优选的，在本发明提供的烟弹中，碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑无需依附于其它材料即可单独构成发热装置，大体可以分为三种情形：
情形一：发热装置由所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑直接构成。
情形二：发热装置由所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑与所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物构成。
情形三：发热装置由所述碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑与所述第一溶剂混合成的溶液、半固态或浆状物干燥固化成型而构成。
在本发明的第一较佳实施例中，发热装置由碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑与所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物后干燥固化成型。所述第一溶剂为水、酒精、吡咯烷酮、丙酮、乙酸乙酯、甲酰胺、四氢呋喃。一种或者多种碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑在所述第一溶剂的混合作用下分散均匀，再经过干燥后所述第一溶剂被除掉。固化成型后的加热装置保留了碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑的优良导电性能，可以在通电后均匀发热，同时具有一定的强度，可以直接用于装填烟料，不加其他装置支撑即可作为烟弹的主体(如图1a)。由于干燥后的碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑内部依然具有间隙，液体状的烟料例如烟油可以通过浸泡、喷淋等方式依附或者分散在发热装置上，发热装置通电后即可被加热而挥发成烟气，烟气沿着碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑的间隙中移动而被吸食。
在上述第一较佳实施例的基础上，优选的，碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑在与所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物后，在模具中干燥，这样成型后的发热装置内部可以形成一些安置烟料的位点，固体、液体或者半固体的烟料置于其中即可对烟料提供高效的加热。
在上述第一较佳实施例的基础上，优选的，固化成型后的发热装置内部具有容纳空间，这些容纳空间即作为安置烟料的位点，烟料置于容纳空间中。发热装置固化成型后的形状不限，容纳空间的形状也不限，无论容纳空间是封闭的还是半封闭的，只要能够用于容纳烟料即可，例如，长方体、蜂窝状(如图1b)、气泡状(如图1c)、圆筒状(如图1d)、柱状或具有笔直或弯曲通道的空间中的至少一种。例如，将发热装置干燥固化为条形圆柱状，沿圆柱轴线方向平行设置多个条形孔状，在这些条形孔状中容纳固体、液体或者半固体的烟料，当然，条形孔的形状不与圆柱轴线方向平行也可以，烟料被加热后形成的烟气可以从碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑的间隙中移动而被吸食。或者，在条形圆柱状中设置多个气泡状的容纳空间用于容纳固体、液体或者半固体的烟料，此种气泡状的容纳空间也完全可以为圆筒状、柱状或者其他已知形状。发热装置和烟料之间可根据需要安装隔离层，例如图1b、图1c、图1d中的容纳空间可选择使用隔离层将烟料与发热装置隔离，特别是烟料为液体时，碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑与第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物构成后，使用导热隔离层将烟料包覆后分散或者容纳于发热装置中。
在本发明的第二较佳实施例中，烟料分散在发热装置中。在第一较佳实施例中已经示例性的说明了一些烟料分散在发热装置中的情形，例如，液体状的烟料分散在干燥后的碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑间隙，下面将非限定性地列举烟料分散在发热装置中的其他情形。例如，碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑加入所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物后，添加固体或者液体烟料，或者与第二溶剂混合成溶液或浆状的烟料，并搅拌均匀，然后干燥固化成型；液体烟料中加入适当比例的交联剂、表面活性剂或类似功能的化合物，并与碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑混合，加入所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物后干燥固化成型。固化成型的发热装置内部依然具有间隙，发热装置通电后烟料即可被加热而挥发成烟气，烟气沿着碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑的间隙中移动而被吸食。
在上述第二较佳实施例的基础上，优选的，碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑、烟料、和/或第一溶剂、和/或第二溶剂混合成溶液、半固态或浆状物后，根据需要加入其它物质进行物理化学反应，然后干燥或脱水处理，制成片状或者烟叶烟丝状。由于烟料已经分散在碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑中并具备一定强度，干燥后切成片状或者烟叶烟丝状，可以直接作为一种人造烟叶或者烟丝来使用。但是此种人造烟叶或者烟丝与传统意义的烟叶烟丝相比具有一定区别。碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑通电后即可自加热，即，此种人造烟叶或者烟丝自带加热装置，而不是传统方式上需要使用其他加热装置对烟叶或者烟丝进行加热。为了增加烟料与碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑成浆干燥后的强度，可以在成浆时添加适当比例的交联剂、固化剂等。
在本发明的第三较佳实施例中，烟弹的外形和颜色与卷烟类似，在戒烟或者替代香烟的过程中更加容易被消费者接受。烟弹的外形与卷烟类似，即可将发热装置制成长条圆柱形、末段设置过滤嘴、外表包覆卷纸或者染成白色(如图1)，将烟弹插入套筒等供电装置中即可通电，实现加热烟料以供吸食的目的。烟弹的颜色与卷烟类似，可以通过包覆表层包装纸或者染料染色的方式实现，达到表面白色、内部棕色的效果。上述染料也可以使用褪色物质或变色物质替代。
在上述第三较佳实施例的基础上，优选的，发热装置成糊、浆或凝胶状时混入染料。特别的，直接将棕色染料在成浆时混入碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑中，干燥固化成长条圆柱状，形成加热装置，填充烟料后加装卷纸和过滤嘴形成仿真烟烟弹。当然，烟料也可以如本发明第二较佳实施例中的方式在成浆时混入。更进一步的，碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑与所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物，加入烟料和棕色染料后干燥，切成片状或者烟叶烟丝状。或者，碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑混合棕色染料，加入所述第一溶剂混合成溶液、半固态或浆状物后，添加烟料搅拌均匀，干燥，切成片状或者烟叶烟丝状后，通过浸泡、喷淋等方式进一步携带更多种类和数量的烟料。此种方式形成的仿真烟叶或者烟丝直接包卷纸、加装过滤嘴后作为烟弹，通电后吸食。
在上述第三较佳实施例的基础上，优选的，在烟弹表面涂覆染料，达到表面白色、内部棕色的效果。
在上述第三较佳实施例的基础上，优选的，烟料混入染料或褪色物质或变色物质，或者在将烟料混入相应第二溶剂成溶液、半固态或浆状物时混入染料或褪色物质或变色物质。所述第二溶剂可以为制备人造烟料时可能使用的所有溶剂，也包括可以溶解烟料或者是与烟料混合后可以制成溶液、半固态或浆状物的所有溶剂。
在本发明的第四较佳实施例中，使用固体复合材料替代或者部分替代前述实施例中的碳基发热材料和/或固体复合材料和/或金属基导电材料粉末及碎屑。固体复合材料作为电子烟和低温加热烟的加热媒介，在通电后对烟料进行加热。所述固体复合材料由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组成,其中一种物质为含金属、半导体、导电高分子、合金或碳材料的可导电物质,其它物质包括树脂、橡胶、陶瓷、纤维、人工合成的高分子化合物；所述固体复合材料包括硅橡胶、橡胶和导电高分子复合得到的复合材料,碳纤维和石墨烯复合得到的复合材料,导电高分子和陶瓷复合得到的复合材料,碳纤维纸，碳纸，聚酰亚胺加热膜。例如，将固体复合材料制成片状、柱状、条形、环形、弹簧型、球型、或者薄膜状，置于所述烟料中或者包敷所述烟料。或者，将固体复合材料制成碎屑状、片状、柱状、条形、环形、弹簧型、球型、纤维状、粉末、颗粒分散在液体、半固体、固体的所述烟料中。
在本发明的第五较佳实施例中，使用金属基导电材料替代或者部分替代前述实施例中的金属基导电材料粉末及碎屑。优选的，本发明所述的金属基导电材料为现有的金属材料或者金属合金材料，例如金、银、铁、铜、铝、镍及其合金。前述实施例中金属基导电材料为粉末或者碎屑，本实施例中金属基导电材料的形态可以是除粉末及碎屑以外的其他形状，例如，将金属基导电材料制成片状、柱状、条形、环形、弹簧型、球型、薄膜状、纤维状、颗粒分散在液体、半固体、固体的所述烟料中。
以上实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。