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CN214483267U - 超声雾化器及医用或电子烟用装置 - Google Patents

超声雾化器及医用或电子烟用装置 Download PDF

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CN214483267U CN202022960978.6U CN202022960978U CN214483267U CN 214483267 U CN214483267 U CN 214483267U CN 202022960978 U CN202022960978 U CN 202022960978U CN 214483267 U CN214483267 U CN 214483267U
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Abstract

本发明涉及超声雾化器及医用或电子烟用装置,其包含超声雾化片及金属或合金材料薄片,该金属或合金材料薄片用于把该超声雾化片中的压电陶瓷及其表面电极与该超声雾化片外的环境基本上完全隔离,该金属或合金材料薄片的厚度d不超过0.8mm,该金属或合金材料的莫式硬度HLD≤650或维氏硬度HV≤398,且该金属或合金材料在体积为1平方厘米乘以上述厚度d时的质量或重量m不超过0.32g。该超声雾化器及该装置具有较高安全性、较高雾化性能、较低功耗,可满足医用或/和电子烟用的较高要求。

Description

超声雾化器及医用或电子烟用装置
【技术领域】
本发明涉及一种超声雾化器。具体说来,涉及一种医用或/和电子烟用超声雾化器。
【背景技术】
超声雾化器日益用于生活中电器,如用于医学领域及电子烟。其中压电陶瓷超声波雾化片是其关键部件,然而,压电陶瓷及其表面电极由于长期在溶液中高频率、高负荷条件下工作,在空化冲击作用下,因压电陶瓷容易被腐蚀浸出Pb离子等有害成分,因表面电被氧化及腐蚀浸出Ag离子、或/和Cd离子、或/和Ni离子、或/和Cu离子等有害成分,表面电极也会因此脱落,导致雾化片失效。
针对上述腐蚀问题,目前主要有如下种解决措施(参见CN203610261U、CN203899831U、 CN206567143U、CN210304297U、CN210187528U、CN210614154U):一是在银电极表面粘贴不锈钢片,以保护电极;二是在银电极表面镀上一层金属镍或钛,以保护电极;三是在银电极表面或也在压电陶瓷表面烧覆一层玻璃釉,以保护电极及压电陶瓷;四是在银电极涂覆有机聚合物膜,如聚四氟乙烯膜,以保护电极。
上述措施都存在一定的缺陷:
现粘贴的不锈钢片较大降低了机电耦合系数,影响超声雾化片的换能效率,导致雾化量减低,此外,还增加了功耗,医用及电子烟用等小型或微型装置的电池续航时间大幅变短,还有压电陶瓷未包覆也会暴露于溶液中浸出有害成分;
镀金属镍或钛,虽然能避免粘贴不锈钢片的缺点,但镀层工艺较难保证一致,镀层与银电极的结合力也不理想,长期工作镀层和银电极仍会脱落,此外,在压电陶瓷表面镀金属很难,从而使压电陶瓷及其表面电极暴露于溶液中浸出有害成分;
烧覆玻璃釉能够克服前两种措施的不足,但仍存在不耐化学腐蚀的问题,特别是对碱性腐蚀溶液不适用,此外,玻璃釉在受到外力作用时被破坏如开裂或脱落,使压电陶瓷及其表面电极暴露于溶液中浸出有害成分;
有机聚合物膜使用一段时间后,因老化或/和外力作用下,出现裂口或脱落,使表面电极露于溶液中浸出有害成分;此外,压电陶瓷未包覆,即使包了因膜破损,也会暴露于溶液中浸出有害成分。
CN203899831U提及了在雾化片表面包覆钨W薄膜、铂Pt薄膜、钌Ru薄膜、钯Pd薄膜,但未提及该金属薄膜的厚度,特别是未提及该金属薄膜在对超上声雾化片包覆的范围或程度,如是否是基本完全包覆,而这些对超声雾化片/器的安全性、雾化性能、功耗等重要性能有实质性的影响,此外,包覆率还受包覆工艺的影响,按其列示的工艺,基本上不能在压电陶瓷表面包覆上述金属薄膜,不具可行性,因它们熔点高或沸点相对于压电陶瓷的熔点(一般低于 1100℃,少数1100-1300℃)太多,钨硬度高、熔点高达3410±20℃,铂熔点1772℃沸点3827 ±100℃,钌硬而脆熔点2310℃,钯熔点1554℃,电解法也不可行,因压电陶瓷本身不是电导体。
从上可知,除对银电极表面,还要对压电陶瓷表面粘贴不锈钢片能才满足较高安全性的要求,而其他措施不能满足较高安全性的要求,不能用于医用领域及电子烟,而按常规方法对银电极表面及压电陶瓷表面粘贴的不锈钢片会出现雾化片雾化性能较低、功耗较大等重大不足。
换言之,现实中还需一种高安全性、较高雾化性能、较低功耗的超声雾化器,以满足医用及电子烟用的要求。
【实用新型内容】
本发明目的就是提供一种高安全性、较高雾化性能、较低功耗的超声雾化器,较低的故障率,可满足医用或/和电子烟用的要求。
本发明人意外发现,对银电极表面及压电陶瓷表面粘贴金属薄片,使银电极及压电陶瓷与该超声雾化片外的环境基本上完全隔离,并把金属薄片的厚度及其质量及硬度等减少至一定程度时,即可保证高安全性、又可较大的幅度地保持较高雾化性能并降低功耗,降低升温,减少故障率,从而达到上述部分或全部目的。基于上述发现,完成了本发明。
本发明涉及一种(较高安全性、或/和较高雾化性能、或/和较低功耗的、或/和较低故障率的)(医用或/和电子烟用)超声雾化器,该超声雾化器包含超声雾化片及金属或合金材料薄片,该金属或合金材料薄片用于把该超声雾化片中的压电陶瓷及其表面电极与该超声雾化片外的环境基本上完全隔离,该金属或合金材料薄片的厚度d不超过0.8mm(较佳地不超过 0.4mm,更佳地不超过0.2mm,更佳地不超过0.1mm,更佳地不超过0.05mm,最佳地不超过 0.02mm),(该金属或合金材料的莫式硬度HLD≤650或维氏硬度HV≤398,)且该金属或合金材料在体积为1平方厘米(cm2)乘以上述厚度d下(时)的质量或重量m不超过0.32g,较佳地不超过0.16g,更佳地不超过0.08g,更佳地不超过0.04g,最佳地不超过0.02g。
附图说明
图1为实施例1中的超声雾化器的结构示意图(沿厚度及直径方向切面图)。
图2为实施例2、5中的超声雾化器的结构示意图(沿厚度及长度方向切面图)。
图3为实施例2、5中的超声雾化器的结构示意图(从厚度方向俯视图)。
图4为实施例3中的超声雾化器的结构示意图(沿厚度及长度方向切面图)。
图5为实施例3中的超声雾化器的结构示意图(从厚度方向俯视图)。
图6为实施例4中的超声雾化器的结构示意图(沿厚度及长度方向切面图)。
图7为实施例4中的超声雾化器的结构示意图(沿厚度及宽度方向切面图)。
图8为实施例6中的超声雾化器的结构示意图(A为沿厚度及长度方向切面图,B为从厚度方向的正面俯视图)。
具体实施方式
下面对本发明涉及的其他材料或组件作详细说明。
金属或合金材料
可用本发明的合适金属或合金材料包括中低硬度、在温度300℃或以下保持固态的且化学性质相对稳定(不易与氧气或水发生化学反应)、不易碎、无毒性、无放射性的那些。较佳地,上述金属材料基本上是化学惰性的,常温下基本上不与或难以与其接触的物质及与其接触的环境中的物质如空气或水分发生化学反应。
上述金属或合金的密度通常不大于22g/cm3,较佳地不大于12g/cm3,更佳地不大于9 g/cm3,更佳地不大于7g/cm3,更佳地不大于5g/cm3,更佳地不大于4g/cm3,最佳地不大于 3g/cm3。
上述金属或合金的密度及厚度越低,或者说其重量越小,其功耗就越低,电池续航时间越长,重量较大还一定程度地影响雾化效率(性能)。
上述中低硬度金属或合金是指其莫式硬度HLD≤700或维氏硬度HV≤480,较佳地,HLD≤650或HV≤398,更佳地,HLD≤600或HV≤328,更佳地,HLD≤510或HV≤223,最佳地HLD≤400或HV≤131,莫式硬度越小,金属或合金反向对抗作用越小,从而减速的作用越小,越有利于保持振动,因而越有利于保持较高的雾化性能(附:里氏硬度公式HLD=1000×VB(回弹速度)/VA(冲击速度))。
上述莫式硬度HLD或维氏硬度HV因硬度金属或合金质地态太软而无法或较难测定时,可用其他硬度测定方法测定比较,或者,在与莫式硬度HLD或维氏硬度HV可测定的相对较硬的金属或合金比较时,该软金属或合金的莫式硬度HLD或维氏硬度HV可定义为0。
优选的金属材料包括基于钛(密度4.54g/cm3,莫氏硬度6)、锰(密度7.44g/cm3,莫氏硬度6)、铁(密度7.874g/cm3,莫氏硬度3.9-4.7)、钴(密度8.9g/cm3,莫氏硬度5)、镍(密度8.902g/cm3,莫氏硬度4.4-4.7)、锗(密度5.35g/cm3,莫氏硬度6)、钆(密度7.895g/cm3,莫氏硬度4.6)、锆(密度6.49g/cm3,莫氏硬度4.5)、铌(密度8.57g/cm3,莫氏硬度6)、钼 (密度10.2g/cm3,莫氏硬度5-5.5)、钌(密度12.3g/cm3,莫氏硬度6.5)、铑(密度12.41g/cm3,莫氏硬度6)、钽(密度16.654g/cm3,莫氏硬度4.1)、金(密度19.32g/cm3,莫氏硬度2.5-3)、钼(密度10.2g/cm3,莫氏硬度5-5.5)、锑(密度6.697g/cm3,莫氏硬度3)、镝(密度8.55g/cm3, 莫氏硬度4.5)、钬(密度8.795g/cm3,莫氏硬度4.34)、铒(密度8.795g/cm3,莫氏硬度4.68)、铝(密度2.7g/cm3,布氏硬度25-32,硬度极弱)、钯(密度12.023g/cm3,莫氏硬度4.75)、银(密度10.49g/cm3,莫氏硬度2.7)、铥(密度9.321g/cm3,莫氏硬度4.4)、铂(密度21.45g/cm3, 莫氏硬度4-4.5)、铱(密度22.56g/cm3,莫氏硬度6.5)、镱(密度6.54g/cm3,维氏硬度206MPA,硬度极弱)、镥(密度9.84g/cm3,莫氏硬度6.5)、铜(密度8.96g/cm3,莫氏硬度3)、锌(密度7.14g/cm3,莫氏硬度2.5)、锡(密度7.28g/cm3,莫氏硬度6.5)、铪(密度13.31g/cm3,莫氏硬度5.5)、和含有上述金属的合金的那些。
钒(密度5.06g/cm3,莫氏硬度7,有毒性)、铬(密度7.19g/cm3,莫氏硬度8.5)、锇(密度22.59g/cm3,莫氏硬度7)、钨(密度19.95g/cm3,莫氏硬度7.5)、铼(密度21.04g/cm3,莫氏硬度7)等因有极大的硬度或/和密度比较不适用于本发明。
(说明上述莫氏硬度×100得上述莫式硬度HLD)。
可用于本发明的部分合金的硬度及密度:
430不锈钢,布氏硬度HB≤183,维氏硬度HV≤190,密度7.75g/cm3;
304不锈钢,布氏硬度HB≤187,洛氏硬度HRB≤90,维氏硬度HV≤200,密度7.93g/cm3;
SUS316L不锈钢,硬度HB≤187,HRB≤90,HV≤200;
316不锈钢的硬度HRB≤95,HLD≤500,HV≤213,标准规定HB≤217,密度8.03g/cm3;
钛合金硬度为HRC28-33,HLD526-558,HV 250-350,密度约4.55-4.6g/cm3;
镁合金HV45-75,49-95HBS,密度约1.75-1.90g/cm3;
铝合金35-130HBS,HV30-137,密度约2.7-2.9g/cm3;
铜合金44-169HBS,HV40-180,密度约8.3-8.6g/cm3;
锌合金80-110HBS,HV85-116,密度约6.3-6.8g/cm3;
镍合金90-300HBS,HV95-314,密度约8.0-8.4g/cm3。
上述硬度HLD、HRC、HRB、HV、HB1、HB2/S、HSD等间可参照《国家标准硬度 HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD转换换算表》或其他转换换算表转换换算。
本发明优选主要由上述较低密度的金属(密度不超过8g/cm3,较佳地不超过6g/cm3) 及上述较低硬度的金属(莫氏硬度不超过5(HLD≤5),较佳地不超过4(HLD≤4),更佳地不超过3(HLD≤3))组成的合金,特别是主要由上述较低密度并兼有较低硬度的金属组成的合金。
更优选的金属及合金包括钛、钼、镍、锌、锆、铌、钽、金、中低硬度的黄铜、中低硬度的不锈钢(优选基本不含锰的不锈钢)、中低硬度的钛合金、中低硬度的镍合金(如镍铬合金、铜镍合金)、中低硬度的钴合金(如钴铬铝合金)、中低硬度的铝合金(如铁铬铝合金)(2.5-3g/cm3)、中低硬度的镁合金。
特别优选可医用(或医用级)的金属及合金材料,其具有相对稳定的化学性能及适当的生物相容性,如中低硬度的(医用)钛合金(如钛5铝2.5锡)、中低硬度的(医用)不锈钢(如316或316L(18-10)、304(18-8)、430(18-0)不锈钢)、中低硬度的(医用)镁合金、中低硬度的(医用)钴合金、钛、锆、铌。
最优选可医用(或医用级)的钛合金材料(具有密度低,力学性质接近人骨有较好的弹性及韧性(助振),比强度高,强度远优于纯钛,还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点),316(18-10)或316L不锈钢(其更耐用更抗蚀,完全没有金属离子析出,304也可能生锈),(医用)镁合金(极低密度,较好的弹性)。
压电陶瓷板(或压电元件)
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷是压电陶瓷板(或压电元件),可以是单个含有一个压电活性区的压电陶瓷片,也可以是基本上(或主要)由两个或三个或更多个各含有一个压电活性区的压电陶瓷片/层形成的层叠体,其中相对的两表面上或/和相对的两表面之间(如表层内)设置有相对的电极,该电极间施加交流(/或交变)电(信号)可使该超声雾化片以其厚度方向(弯曲或/和扭转)振动。
上述压电陶瓷板可以是中间有通孔的,也可以是无通孔的。
上述压电陶瓷板可以是扁平状圆形的,也可以是扁平状的方形的,或其他扁平形状的。
通常,上述压电陶瓷板(片/层)中的任意一个压电活性区内相对电极间的距离或上述压电陶瓷板(片/层)的厚度小于上述振动板的厚度,有利于提高雾化性能。较佳地上述相对电极间的距离小于上述振动板的厚度的一半,更佳地,小于上述振动板的厚度的五分之一,更佳地,小于上述振动板的厚度的十分之一,更佳地,小于上述振动板的厚度的百分之一,更佳地,小于上述振动板的厚度的一千分之一,更佳地,小于上述振动板的厚度的一万分之一。上述压电陶瓷片的电极具有使其具备导电性并且不妨碍位移的厚度是必要的,其厚度特别是其中压电活性区内相对电极间的距离优选0.1μ~500μm,更优选0.5~50μm,最优选0.5~ 5μm。特别是内部电极压电活性区内相对电极间的距离优选1~3μm程度,表面电极的厚度优选0.2~0.5μm。
上述层叠体型的压电陶瓷板(或压电元件)一优选例,包括至少将两个各含有一个压电活性区的压电陶瓷层层叠起来的叠层体、设置在叠层体的正表面和背表面上的主表面电极、位于每个陶瓷层之间的内部电极,这里所有陶瓷层在沿厚度方向的相同方向上极化,叠层体响应于主表面电极与内部电极之间所施加的(交变信号)交流(/或交变)电(信号)以弯曲模式整个地振动。
上述压电陶瓷板(或压电元件)特别优选基本上(或主要)由两个各含有一个压电活性区的压电陶瓷片/层形成的层叠体,两压电陶瓷片/层间设有一内电极,两个外侧面设有两个外侧电极且相通,该内电极与两个外侧电极绝缘,该内电极与外侧电极间施加交流(/或交变) 电(信号)可使该超声雾化片以其厚度方向(弯曲或/和扭转)振动。较佳地,该内电极引出至外侧面,与外侧电极并列设置(二者间预设了间隔)。
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷板(或压电元件)另一优选例,包括层叠两个或三个各含有一个压电活性区的压电陶瓷层形成的层叠体;各形成在上述层叠体的上表面和下表面上的主表面电极;和形成在上述相邻的两个压电陶瓷层之间的内部电极,其中,所有上述陶瓷层相对于厚度方向沿相同方向极化;并且通过横跨上述主表面电极和上述内部电极施加交流电(信号),上述层叠体在其整体中以其厚度方向产生(弯曲或/和扭转) 振动。
较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)包括三个层叠的压电陶瓷层,位于外层的两个压电陶瓷层各含有一个压电活性区,并且中间陶瓷层的厚度在上述层叠体的整个厚度的百分之50到百分之80之间。在这三个层叠的层叠体中,由于在两个内部电极之间没有电位差,故中间层不对弯曲振动作贡献,但其较厚的厚度增加了压电陶瓷板(或压电元件)的机械强度,此外,两个较薄的外层增加了位移量,增大了雾化量(压电陶瓷板(或压电元件)越薄,位移量越大,雾化能力越强)。
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷板(或压电元件)又一优选例,包括多个各含有一个压电活性区的压电陶瓷层,被层叠以确定一层叠体;主表面电极,设置在上述层叠体的前后主表面上;内部电极,设置在各个上述陶瓷层之间,并且所有陶瓷层沿其厚度方向的同一方向极化;上述压电陶瓷板(或压电元件)响应于在主表面电极和内部电极之间施加的(交变信号)交流(/或交变)电(信号)而产生弯曲振动;和树脂层,设置得覆盖基本上层叠体的全部的前后表面(以保护其上的电极,并可提高抗碎强度及雾化能力)。
上述层叠体型的压电陶瓷板(或压电元件)又一具体例,包括:
至少三个片状压电陶瓷烧结体,具有上表面、下表面以及相对置的第1端面、第2端面;
上表面电极形成在位于最上部的上述陶瓷烧结体的上表面上;
下表面电极形成在位于最下部的上述陶瓷烧结体的下表面上;
第1外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第1端面;
第2外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第2端面;
至少一个第1内部电极,形成在相邻的上述陶瓷烧结体间,并且被引出到第1外部电极;
以及至少一个第2内部电极,形成在相邻的上述陶瓷烧结体间,并且被引出到第2外部电极;
上述陶瓷烧结体与上述第1内部电极以及上述第2内部电极一起层叠;
上述第1内部电极与第2外部电极绝缘,上述第2内部电极与第1外部电极绝缘;
上述上表面电极和位于最上部的上述第1内部电极、上述第1内部电极和上述第2内部电极及上述下表面电极和位于最下部的上述第2内部电极隔着上述陶瓷烧结体相对置,其中一部分陶瓷层夹在上述上表面电极与位于最上部的上述第1内部电极之间、上述第1内部电极与第2内部电极之间及上述下表面电极与位于最下部的上述第2内部电极之间作为活性层,具有至少三个活性层;
当上述陶瓷烧结体总数为奇数时,第1外部电极引出与下表面电极相通,第2外部电极引出与上表面电极相通,上表面电极与下表面电极间绝缘(较佳地,上述表面电极引出至同一表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔));
当上述陶瓷烧结体总数为偶数时,第1外部电极与上表面电极及下表面电极绝缘(但较佳地第1外部电极引出至上表面和/或下表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔)),第2外部电极引出与上表面电极及下表面电极相通;
通过将(交变信号)交流(/或交变)电(信号)施加到第1外部电极及第2外部电极可使该雾化片在厚度方向弯曲振动。
上述层叠体型的压电陶瓷板(或压电元件)另一具体例,包括
陶瓷烧结体,其由压电陶瓷构成,并且具有上表面、下表面以及相对置的第1端面、第 2端面;
上表面电极形成在上述陶瓷烧结体的上表面上;
下表面电极形成在上述陶瓷烧结体的下表面上;
第1外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第1端面;
第2外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第2端面;
至少一个第1内部电极,形成在上述陶瓷烧结体内,并且被引出到上述第1端面;
至少一个第2内部电极,形成在上述陶瓷烧结体内,并且被引出到上述第2端面;
以及至少三个陶瓷层,形成在上述陶瓷烧结体内,并且与上述第1内部电极以及上述第 2内部电极一起层叠;
上述第1内部电极与第2外部电极绝缘,上述第2内部电极与第1外部电极绝缘;
上述上表面电极和位于最上部的上述第1内部电极、上述第1内部电极和上述第2内部电极及上述下表面电极和位于最下部的上述第2内部电极在陶瓷烧结体内隔着上述陶瓷层相对置,其中一部分陶瓷层夹在上述上表面电极与位于最上部的上述第1内部电极之间、上述第1内部电极与第2内部电极之间及上述下表面电极与位于最下部的上述第2内部电极之间作为活性层,具有至少三个活性层;
当上述陶瓷层层数为奇数时,第1外部电极引出与下表面电极相通,第2外部电极引出与上表面电极相通,上表面电极与下表面电极间绝缘(较佳地,上述表面电极引出至同一表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔));
当上述陶瓷层层数为偶数时,第1外部电极与上表面电极及下表面电极绝缘(但较佳地第1外部电极引出至上表面和/或下表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔)),第2外部电极引出与上表面电极及下表面电极相通;
通过将(交变信号)交流(/或交变)电(信号)施加到第1外部电极及第2外部电极可使该雾化片在厚度方向弯曲振动。
较佳地,在上述陶瓷烧结体内,上述多个第1内部电极、第2内部电极中的位于最上部的内部电极与陶瓷烧结体的上表面之间的陶瓷层设为第1不活泼层(即不设上表面电极,或上述上表面电极和位于最上部的上述内部电极在陶瓷烧结体内隔着上述陶瓷层不相对置,其中没有陶瓷层夹在上述上表面电极与位于最上部的上述内部电极之间之间作为活性层),上述多个第1内部电极、第2内部电极中的位于最下部的内部电极与陶瓷烧结体的下表面之间的陶瓷层设为第2不活泼层(即不设下表面电极,或上述下表面电极和位于最下部的上述内部电极在陶瓷烧结体内隔着上述陶瓷层不相对置,其中没有陶瓷层夹在上述下表面电极与位于最下部的上述内部电极之间之间作为活性层),在设为上述不活泼层的陶瓷层的厚度比作为上述活性层的陶瓷层的厚度薄,
并且将第1内部电极或者第2内部电极的长度设为从引出该第1内部电极或者第2内部电极的第1端面或者第2端面到该第1内部电极或者第2内部电极的顶端的距离时,位于上述最上部的内部电极以及位于最下部的内部电极的长度的至少一方比其他内部电极的长度短,
在上述陶瓷烧结体的层叠方向上俯视时,上述第1外部电极、第2外部电极形成为隔着不活泼层而与最上部以及最下部的上述内部电极中的连接于不同的电位的内部电极不重叠。
如此可提供一种层叠型压电致动器和具备该层叠型压电致动器的压电振动装置,即使将最外层的陶瓷层设为不活泼层,通过使该不活泼层的厚度变薄从而提高了位移量,也难以产生陶瓷烧结体中的破坏。
上述压电陶瓷板(或压电元件)压电活性区的(固有)振动频率或/和上述交流(/或交变) 电(信号)频率范围通常为10kHz-500MHz,优选20kHz-100MHz,更优选为80k~200kHz或者 160k~260kHz或者1MHZ~3MHZ,或3.5MHZ~50MHZ。优选上述压电陶瓷板(或压电元件)振动频率与上述交流(/或交变)电(信号)频率基本相同。
上述压电陶瓷板(或压电元件)材料,即压电陶瓷,在其组成或其他方面并没有特别限制。任一种和每一种压电陶瓷都可用于此处。只要显示压电性的陶瓷均可以在本发明使用,具体来说,可以使用的例子有,Bi层状化合物、钨青铜构造物质、Nb酸碱性化合物的钙钛矿构造化合物、镁铌酸铅(PMN系)、镍铌酸铅(PNN系)、含有Pb的锆酸钛酸铅(PZT系)、含有钛酸铅或钡等的物质(参见CN1502469A)。
在这些当中,为了较高压电性能,优选至少含有Pb的钙钛矿型化合物。含有Pb的钙钛矿型化合物的例子可以举出镁铌酸铅(PMN系)、镍铌酸铅(PNN系)、含有Pb的锆酸钛酸铅(PZT 系)、含有钛酸铅等的物质。通过采用这样的组成,可以获得具有高压电常数的压电振动的压电陶瓷片。在这些当中,含有Pb的锆酸钛酸铅或钛酸铅由于具有更大的位移而更为适用。
为了环保及提高安全性,更优选铌酸、锆酸或钛酸的钙钛矿型化合物。
作为上述钙钛矿型结晶的一个合适的例子,可以使用作为A位构成元素含有Pb,并作为 B位构成元素含有Zr及Ti的结晶PbZrTiO3。另外,也可以混合其他的氧化物,还可以作为副成分,在对特性没有不良影响的范围内,在A位和/或B位用其他元素替换。例如,作为副成分可以添加Zn、Sb、Ni及Tc,形成Pb(Zn1/3Sb2/3)O3及Pb(Ni1/2Te1/2)O3的固溶体。
根据本发明,作为上述钙钛矿型结晶的A位构成元素,优选还含有碱土类元素。作为碱土类元素,可以举出Ba、Sr、Ca等,特别是Ba、Sr由于能获得高位移而更为优选。这样,提高介电常数的结果是可以获得更高的压电常数。
具体来说,可以列举以Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)a(Ni1/2Te1/2)bZr1-a-b-cTicO3+α质量%Pb1/2NbO3(0 ≤x≤0.14、0≤y≤0.14、0.05≤a≤0.1、0.002≤b≤0.01、0.44≤c≤0.50、α=0.1~1.0) 表示的化合物。
其他具体实例有:单组份体系如BaTiO3、PbTiO3、KxWO3、PbNb2O6等;双组份体系如PbTiO3-PbZrO3、PbTiO3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3等;和三组份体系如PbTiO3-PbZrO3-Pb(Mg1 /3Nb2/3)O3、PbTiO3-PbZrO3-Pb(Co1/3Nb2/3)O3、K1-x-zNaxLizNO3(如 {LiX(K1-YNaY)1-X}(Nb1-Z-WTaZSbW)O3等)等。可用于本发明的复合氧化物和化合物的具体例子参见CN1206700A。用Ba、Sr、Ca等中任一种部分替换Pb,或者用Sn、Hf等部分替换 Ti而获得的表1所示物质的衍生物,也可使用。
上述压电陶瓷板材料也可与高分子材料混合共同制成具有压电性的片材。上述高分子材料实例如氟塑料(如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯)、聚乳酸、硅胶等。
压电陶瓷中优选含有0.1质量%以下,特别优选含有0.07质量%以下的碳。碳与压电体的绝缘性有关,由于会造成极化时的绝缘不良,因此通过将碳抑制在上述的范围内,可以抑制极化时电流的流动,可以极化至饱和极化状态。因此,可以防止由极化不良引起的位移不良。
压电陶瓷的气孔率优选5%以下,更优选1%以下,特别优选0.5%以下。通过降低气孔率,可以提高压电陶瓷的强度,即使在厚度很薄的情况下也可以抑制破损。
在将本发明的压电陶瓷作为雾化器使用的情况下,压电应变常数可以利用例如d31模式。为了充分发挥雾化能力,d31应50pm/V以上,优选100pm/V以上,更优选150pm/V以上,尤其优选200pm/V以上,特别优选250pm/V以上。
作为上述压电陶瓷片的电极,可以是内部电极,也可以是表面电极,其材质只要是具有导电性即可,例如可以使用Au、Ag、Pd、Pt、Cu、Sn、Al、Ni或它们的合金等电的良导体,较佳地至少含有Ag。在它们当中,Ag在提高烧结性、并且导电性优良、成本低等方面很理想,而Pd在导电性和耐热性方面很理想。另外,采用内部电极,优选使用Ag或者Ni,可促进烧成温度的低温化(如在压电陶瓷含有Pb、K、Na、Li等的挥发性氧化物的情况下)。
振动板
较佳地,上述超声雾化片还包含振动板,较佳地为金属振动板,上述金属薄片与上述振动板通过绝缘粘合剂粘合固定,上述金属薄片与上述金属振动板通过绝缘粘合剂粘合或通过焊接工艺固定。
本发明涉及的超声雾化器中的振动板可使被其固定的压电陶瓷板(或压电元件)在原平直方向的伸缩振动(如长度方向扩张-收缩振动、面积方向扩张-收缩振动),也可为厚度方向的(弯曲或/和扭转)振动。
优选厚度方向的(弯曲或/和扭转)振动模式,可增加有效振动位移量,获得到较强的有效振动,增加有效能量转换效率,并可增加雾化区域面积,大幅提高雾化能力、雾化效率,改善雾化效果,并可使该超声雾化片发热较轻,并使其不易受损。
上述振动板的机械强度应高于上述压电陶瓷板的的机械强度,用以提高该超声雾化片的机械强度改善,用以克服压电陶瓷板变薄机械强度降低的不足,降低雾化时及意外机械撞击等时的损坏率。
当两个相邻且平直方向伸缩振动相反的压电陶瓷板(或压电元件)固定一起时,其中一个压电陶瓷板(或压电元件)可相互看作是另一个压电陶瓷板(或压电元件)的振动板,故上述作用更强。
在本发明,可作为振动板的实例包括但不限于(方形体的)金属板、陶瓷板(含压电陶瓷板)、玻璃板、树脂或塑料板及其复合板,木板、竹板也可作于本发明。优选金属板、树脂或塑料板,优选金属板与树脂或塑料板的复合板。
上述树脂或塑料板的原材料可以选用环氧树脂类、丙烯基类、聚酰亚胺类、聚酰胺亚胺类等的固化状态下的弹性模量为500MPa~1500MPa的材料,如聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA) 等丙烯酸树脂、聚亚酰胺(Polyimide)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚丙烯(PP)、聚(对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)(PCT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)及聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)或任一高阶工程塑胶等非金属材料其中之一的。
上述振动板和上述压电陶瓷板(或压电元件)可以是方形体(如正方形,长方形,长条形)、菱形、三角形、梯形、多边形、圆形、椭圆形或其他扁平形体,优选为基本为矩形体(圆形体委或其他形态的也可用于本发明),其长度和/或宽度和/或厚度基本相同,也可不同。上述振动板的尺寸大于、等于或小于上述压电陶瓷板(或压电元件)的尺寸,较佳地大于上述压电陶瓷板(或压电元件)的尺寸。
上述振动板具有一定的刚性及弹性。上述振动板的杨氏模量、热膨胀系数等有利参数与上述压电板的杨氏模量基本相同或±50%(较佳地±30%)范围内。
为了增加有效振动位移量,获得到较强的有效振动,在不大幅(30%或以下)降低其刚性热膨胀系数等有利参数基础上,使上述振动板尽量轻量化,减少其重量及厚度(30%或以上)。振动板,越是轻量,其每单位能量的雾化能力越高。适度的刚性是有必要的,在上述压电陶瓷板(或压电元件)的厚度为0.1~500μm(优选0.5~200μm,更优选1~100μm,最优选1~ 10μm)左右时,以上述振动板(如42#合金为原材料)的厚度为为5~1000μm(优选10~500 μm,更优选10~200μm,更优选20~100μm,最优选20~80μm)上下。过薄,该振动板的刚性变低,这将难以可靠地支持压电元件,或者使得难以将压电元件的形状歪变充分地转换为振幅运动。过厚,该振动板的刚性将显著增大,这将涉及压电元件的形状歪变造成的变形难以传递到振动板上,振动板的振幅得不到,以及雾化能力降低的后果。
较佳地,上述金属薄片的厚度低于上述振动板的厚度,上述金属薄片的厚度低于上述振动板的厚度的三分之二,更佳地二分之一,更佳三分之一,最佳地五分之一。
上述树脂胶片具有300℃以上的耐热性。
上述压电陶瓷板(或压电元件)的固有振动模式的频率与上述振动板的固有振动模式的频率设置为互不相同,但较佳地,基本相同。
将上述压电陶瓷板(或压电元件)和上述振动板结合为一体而形成的上述超声雾化片的机械品质因数Qm满足:Qm≤5.0。
较佳地,上述振动板为金属板,其长度大于上述压电陶瓷板(或压电元件)的长度并被电连接至压电板的背表面电极。上述振动板为厚度为10μm至300μm的金属板。
较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)在偏离振动板的长度方向的位置上固定于上述振动板的第一表面,在振动板的第二表面处振动板有一露出部分(不超过振动板原长的50%,较佳地30%,少量超出可减少部分噪声,但超出过多,其平直方向的伸缩振动为主,厚度方向的(弯曲或/和扭转)振动大幅减弱或消失,其作用大幅下降或消失,)。
较佳地,上述振动板的面积Am和上述压电陶瓷板(或压电元件)的面积Ap之间的关系满足:1.1≤Am/Ap≤10。
较佳地,上述振动板外形大于上述压电陶瓷板(或压电元件),并且在其表面的大致中央部上贴合上述压电陶瓷板(或压电元件)。较佳地,上述振动板为树脂胶片。较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)的面积是上述振动板(较佳地,树脂胶片)的面积的40~70%,上述振动板(较佳地,树脂胶片)比上述压电陶瓷板(或压电元件)的表观总厚度薄。较佳地,上述振动板(较佳地,树脂胶片)是由弹性模量为500MPa~1500MPa的材料所形成。
通常工作交流电频率在低于或高于其固有振动模式的频率时,压电元件雾化能力大幅下降,偏离越远,下降越多,但下列优选实施例,工作交流电频率在低于或高于安装(固定) 于上述膜状体上的压电陶瓷板(或压电元件)的固有振动模式的频率时,特别是在超过100KHz 的超高频下,也能够使雾化能力维持得高,并且能够减少大的峰谷(较低的雾化能力)的产生。
故优选上述振动板为膜状体,上述压电陶瓷板(或压电元件)安装(固定)其上,上述膜状体在被施加了张力的状态下固定于设置在该膜状体的外周部的框构件上。
或者,上述振动板为膜状体,该膜状体设在上述压电陶瓷板(或压电元件)的周围并弹性地保持上述压电陶瓷板(或压电元件);该振动板的尺寸比上述压电陶瓷板(或压电元件) 大,上述压电陶瓷板(或压电元件)安装(固定)于其大致中央部位。
较佳地,上述膜状体的边缘由弹性体保持。
较佳地,上述弹性体为聚氨酯泡沫塑料或是热塑性弹性材料。
上述板状体为金属板。
较佳地,上述膜状体为树脂膜。
较佳地,固有频率为20kHz~400kHz之间的共振点
较佳地,上述金属板以及上述压电体为大致矩形板状,上述金属板与上述压电体的长及宽之比大体为10∶4。
上述振动板为膜状体,其厚度通常为1~200μm,较佳地为3~100μm,佳地为5~50μm。
在上述振动板为膜状体的特例中,上述压电陶瓷板(片/层)的表观总厚度应大于上述振动板的厚度,但较佳地,上述压电陶瓷板(片/层)中的任意一个压电活性区内相对电极间的距离(如采用内电极)小于上述振动板的厚度,有利于提高超声雾化片的机械强度(性能) 及其雾化性能。
较佳地,上述振动板,通过将相互不同的原材料接合成层状,以其断面形成夹层构造的金属(外)包层材料构成,不使压电雾化片的振动板的刚性及表面的热膨胀系数降低的振动板的轻量化,上述振动板因被构架部支持固定,可使其形成线性振幅的减震部,从而可获得雾化特性(量)提高的压电雾化器。
上述振动板一具体实例,包括构成采用第1原材料的金属包层材料的两表面的2层表面层,以及在采用与上述第1原材料不同的第2原材料的上述2层表面层间,其两面分别与上述表面层接合构成的弹性强于上述金属包层材料的弹性材料层。上述第1原材料具有的热膨胀系数,数值上与安装固定其上的压电元件(上述压电陶瓷板)具有的热膨胀系数接近(± 50%(较佳地±30%,最佳地±10%)范围内),上述第2原材料的密度比上述第1原材料的密度小。上述表面层的厚度比上述弹性材料层(磁心层)的厚度薄。上述第1及第2原材料,分别选择金属及高分子树脂薄板之一构成。上述第1原材料是以42#合金不锈钢为原材料的金属薄板,上述第2原材料是选择与42#合金不锈钢不同的金属及高分子树脂薄板之一构成。上述第2原材料是以铝为基础成分(原料)制成的原材料的金属薄板。上述高分子树脂薄板,例如,可使用由苯乙烯丁二烯橡胶(SBR),丁二烯橡胶(BR),丙烯腈丁二烯橡胶(NBR),乙烯丙烯橡胶(EPM),乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)等橡胶,或它们的化合物构成的橡胶系高分子树脂胶片。作为织布或不织布的原材料,例如,可使用聚胺酯纤维。如一实例,振动板材料采用厚度10μm的42#合金或304不锈钢作表面材料,用厚度30μm的铝、镁或钛等轻质软性金属作弹性(磁心)材料,合计厚度为50μm构成时,可接近整体以厚度50μm的42#合金或 304不锈钢构成的原材料的弯曲刚性。弹性(磁心)材料取厚度30-60μm。又一实例,以铝构成弹性(磁心)材料,另一实例如,作为弹性(磁心)材料,采用内部损失好的锰铜合金,轻量化好的镁或钛等金属胶片构成也行。再如,作为弹性(磁心)材料,也可采用聚乙烯对苯二甲,聚乙烯,聚丙烯,聚胺酯,聚酰胺,聚亚胺等塑料原材料,或者,苯乙烯丁乙烯系橡胶,丁二烯系橡胶,丁基橡胶,乙烯丙烯系橡胶,或它们的化合物等的橡胶高分子树脂及合成橡胶等高分子树脂胶片。
弹性粘结(/合)体
较佳地,本发明涉及的超声雾化器还包括弹性粘结(/合)体,其介于上述超声雾化片中的上述压电元件(或压电陶瓷板)发生弯曲的一个表面即第1表面与上述振动板的一个主面之间,并将上述压电元件(或压电陶瓷板)的上述第1表面与上述振动板的上述一个主面相接合;和/或者,介于上述超声雾化片与上述金属薄片之间;且至少一部分由能变形的粘弹性体构成。
较佳地,上述弹性粘结(/合)体为绝缘粘弹性体。
上述弹性粘结(/合)体比振动板柔软且易于变形,相比振动板,杨氏模量(Young′smodulus)、刚性率、体积弹性率等弹性率和刚性较小。即,上述弹性粘结(/合)体能够变形,在施加相同的力时,相比振动板,产生较大变形。
上述弹性粘结(/合)体的厚度大于上述压电元件(或压电陶瓷板)的弯曲振动的振幅。
上述弹性粘结(/合)体至少具有基部层和由上述粘弹性体构成的粘着层。
上述弹性粘结(/合)体具有由2层上述粘着层与配置于该2层粘着层之间的上述基部层构成的3层构造。上述基部层由无纺布和进入到该无纺布的纤维之间的上述粘弹性体构成。
上述弹性粘结(/合)体在上述压电元件(或压电陶瓷板)侧的表面与上述振动板侧的表面之间的所有的剖面中都存在上述粘弹性体。
上述振动板经由至少一部分由粘弹性体构成的第2弹性粘结(/合)体而被固定于其支撑体。
上述弹性粘结(/合)体通过例如玻璃环氧(FR-4)复合材料(CEM-3)、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯、丙烯系、硅系、聚氨酯系、橡胶系等树脂,被设为例如厚度50~200μm。
上述粘着层由粘弹性体构成,其厚度例如设定为10~30μm程度。作为构成粘着层的粘弹性体,例如,能够适当使用利用丙烯系、硅系、聚氨酯系、橡胶系等的高分子材料而形成的已知的粘弹性体。上述基部层具有比粘着层高的刚性,其厚度例如,设定为50~200μm程度。基部层最好通过构成粘着层的粘弹性体以及无纺布来构成。即,最好通过浸渍有构成粘着层的粘弹性体的无纺布(构成粘着层的粘弹性体进入到无纺布的纤维之间)来构成基部层。由此,能够得到遍及厚度方向的整体至少一部分由粘弹性体构成的上述弹性粘结(/合)体,即,在上述压电元件(或压电陶瓷板)侧的表面与振动板侧的表面之间的所有的剖面中都存在粘弹性体的上述弹性粘结(/合)体。另外,作为用于无纺布的纤维,能够例示天然纤维、化学纤维、玻璃纤维、金属纤维等。此外,基部层132例如也可以使用树脂来形成。作为该树脂,能够例示聚酯、聚乙烯、聚氨酯、丙烯等。此外,也可以是由这些树脂构成的泡沫体。
无机物薄膜或有机聚合物薄膜
较佳地,上述金属或合金(材料)薄片投向环境的外表面(与环境接触的表面)覆有无机物薄膜或/和有机聚合物薄膜。
上述薄膜包括:氧化铝Al2O3薄膜、二氧化硅SiO2薄膜、二氧化钛TiO2薄膜、氧化锌ZnO薄膜、二氧化铪HfO2薄膜、氧化镁MgO薄膜、二氧化锆ZrO2薄膜、氧化镍NiO薄膜、氧化钴CoO薄膜、铁的氧化物形成的薄膜FeOx薄膜、铜的氧化物形成的薄膜CuOx薄膜、氧化硼B2O3薄膜、氧化铟In2O3薄膜、氧化锡SnO2薄膜、氧化镓Ga2O3薄膜、五氧化二铌Nb2O5 薄膜、三氧化二钆Gd2O3薄膜、五氧化二钽Ta2O5薄膜、氮化硼BN薄膜、氮化铝AlN薄膜、氮化钛TiN薄膜、碳化硅SiC薄膜、硫化锌ZnS薄膜、硫化锆ZrS薄膜、透明质酸HA薄膜、均苯四甲酸二酐-二氨基二苯醚PMDA-DAH薄膜、均苯四甲酸二酐-己二胺PMDA-ODA薄膜、均苯四甲酸二酐-乙二胺PMDA-EDA薄膜及均苯四甲酸二酐-对苯二胺PMDA-PDA薄膜、氟塑料薄膜、硅胶薄膜,及它们的组合。
上述薄膜厚度通常为1-100微米,较佳地5-60微米,更佳地10-40微米。
优选的技术方案:
1.一种超声雾化器,该超声雾化器包含超声雾化片及金属或合金材料薄片,该金属或合金材料薄片用于把该超声雾化片中的压电陶瓷及其表面电极与该超声雾化片外的环境基本上完全隔离,该金属或合金材料薄片的厚度d≤0.8mm,(该金属或合金材料的莫式硬度HLD≤650 或维氏硬度HV≤398,)且该金属或合金材料在体积为1平方厘米乘以上述厚度d下的质量 m≤0.32g。
2.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述莫式硬度HLD≤600或维氏硬度 HV≤328,所述质量m≤0.16g。
3.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.4mm,所述莫式硬度 HLD≤510或维氏硬度HV≤223,所述质量m≤0.08g。
4.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.4mm,所述莫式硬度 HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.08g。
5.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.2mm,所述莫式硬度 HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.04g。
6.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.2mm,所述莫式硬度 HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.02g。
7.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.1mm,所述莫式硬度 HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.02g。
8.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金材料在温度300℃或以下保持固态,且化学性质相对稳定、不易碎、无毒性、无放射性。
9.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金材料基本上是化学惰性的,常温下基本上不与或难以与其接触的物质及与其接触的环境中的物质发生化学反应。
10.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于 22g/cm3。
11.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于 12g/cm3。
12.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于 9g/cm3。
13.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于 7g/cm3。
14.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于 5g/cm3。
15.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于 4g/cm3。
16.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自钛、铁、钴、镍、锗、钆、锆、铌、钼、铑、钽、金、钼、锑、镝、钬、铒、铝、钯、银、铥、铂、镱、铜、锌、铪和含有上述金属的合金。
17.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自不锈钢、钛合金、镁合金、铝合金、铜合金、锌合金、镍合金或钴合金。
18.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自钛、钼、镍、锌、锆、铌、钽、金、基本不含锰的不锈钢、钛合金、镍合金、钴合金、铝合金、镁合金。
19.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自医用级的金属或合金材料。
20.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自医用级钛合金、医用级不锈钢、医用级镁合金、医用级镍合金、医用级钴合金、钛、锆、铌。
21.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自316或316L 不锈钢、医用级镁合金、304不锈钢、430不锈钢、医用级钛合金。
22.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷是单个含有一个压电活性区的压电陶瓷片,基本上或主要由两个或三个或更多个各含有一个压电活性区的压电陶瓷片/或层形成的层叠体,其中相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极,该电极间施加交流电可使该超声雾化片以其厚度方向振动。
23.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷是是中间有通孔的,或无通孔的。
24.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷是基本扁平状圆形的,或基本扁平状的方形的。
25.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷的厚度或其中压电活性区内相对电极间的距离为0.1μ~500μm。
26.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷的厚度或其中压电活性区内相对电极间的距离为0.5μ~50μm。
27.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述电极含有Au、Ag、Pd、Pt、 Cu、Sn、Al、Ni或它们的合金。
28.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述电极含有Ag。
29.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片还包含振动板,所述压电陶瓷固定于上述振动板上。
30.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板包括金属板、陶瓷板、树脂或塑料板及其复合板。
31.根据技术方案29所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷有两片,分别固定于所述振动板的两侧,所述振动板被该压电陶瓷片夹持,所述超声雾化片以其厚度方向振动。
32.根据技术方案29所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板和所述压电陶瓷基本是方形体或圆形体。
33.根据技术方案29所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板和所述压电陶瓷的厚度为0.1~200μm。
34.根据技术方案29所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板包含振动区、用于固定该超声雾化器的固定区。
35.根据技术方案29所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板包含振动区、用于固定该超声雾化器的固定区及位于上述振动区及上述固定区间的辅助区。
36.根据技术方案35所述的超声雾化器,其特征在于所述振动区、所述固定区及所述辅助区的长度分别为5-50mm、2-20mm及0-50mm。
37.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化器还包括弹性粘结体,其介于其中超声雾化片中的所述压电陶瓷板发生弯曲的一个表面即第1表面与其中振动板的一个主面之间,并将所述压电陶瓷的上述第1表面与上述振动板的上述一个主面相接合;及介于所述超声雾化片与所述金属或合金薄片之间;且上述弹性粘结体至少一部分由能变形的粘弹性体构成。
38.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述弹性粘结体为绝缘粘弹性体。
39.根据技术方案1至7所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金材料薄片投向环境的外表面覆有无机物薄膜或/和有机聚合物薄膜。
40.根据技术方案38所述的超声雾化器,其特征在于所述薄膜厚度通常为1-100微米。
41.一种根据技术方案1至40所述的超声雾化器的用途,其特征在于该超声雾化器用于医用或电子烟用装置。
42.一种医用或电子烟用装置,其特征在于该装置包含根据技术方案1至40所述的超声雾化器。
下面以实施例为例作更具体的说明。
实施例1-1
如图1所示的微孔型超声雾化器,1为振动板,2为振动板中心区域的雾化微孔,3为隔离金属薄膜,4为通孔型压电陶瓷片(上下两面上有电极(银)),其上电极6通过电导引体7与电极导线8连通,其下电极与金属振动板1直接电连接(连另一电极导线8),振动板1 与隔离金属薄片3通过绝缘弹性粘合剂5绝缘电断开。
其中,金属薄膜3及绝缘弹性粘合剂5共同把压电陶瓷片及其表面上的电极与环境完全隔离,金属薄膜3基本把绝缘弹性粘合剂5完全包覆(须与振动板1绝缘的地方除外,由绝缘弹性粘合剂5填充隔离);
振动板1:厚度0.2mm,直径16mm,微孔直径2微米,中心区弧宽6mm,弧高0.4mm;压电陶瓷(PZT)片厚度0.1mm,外直径14mm,内直径8mm;绝缘弹性粘合剂厚度10微米;金属薄膜3厚度0.1mm。
振动板材料:304不锈钢;
金属薄膜材料:
316不锈钢(HV180-213,密度8.03g/cm3)(质量m=0.0803g)。
实施例1-2
金属薄膜3厚度50微米(质量m=0.0402g),其他与实施例1-1相同。
实施例1-3
金属薄膜3厚度198微米(质量m=0.159g),其他与实施例1-1相同。
实施例1-4
金属薄膜3厚度398微米(质量m=0.3196g),其他与实施例1-1相同。
实施例1-5
金属薄膜材料:
镁合金(HV45-75,49-95HBS,密度约1.75-1.90g/cm3)(质量m=0.0185g),其他与实施例1-1相同。
对照例1-1
金属薄膜3厚度600微米(质量m=0.4818g),其他与实施例1-1相同。
对照例1-2
绝缘弹性粘合剂5对压电陶瓷片及其表面上的电极的包覆程度(包覆率)约95%,金属薄膜对其包覆程度(包覆率)约92%,有部分压电陶瓷片及其表面上的电极的表面可与环境接触,其他与实施例1-1相同。
对照例1-3
金属薄膜材料:
钨(密度19.95g/cm3,莫氏硬度7.5(HLD750),HV576)(质量m=0.1995g),其他与实施例1-1相同。
对照例1-4
金属薄膜材料:
钨(密度19.95g/cm3,莫氏硬度7.5(HLD750),HV576)厚度40.25微米(质量m=0.0803g),其他与实施例1-1相同。
说明:质量m表示上述金属或合金材料在体积为1平方厘米(cm2)乘以上述金属或合金薄膜厚度时的质量(以下实施例或对照例与此相同)。
实施例2-1
如图2、3所示的超声雾化器,1为振动板,2为振动板末端固定区并作一电极导线,3为隔离金属薄片下部的另一电极导线区,7为隔离金属薄片上部的隔离区,4为绝缘弹性粘合剂,5为压电陶瓷(PZT或其他)片(上下两面上有电极(银),图中均未标示),其上电极通过电导引体6与作电极导线的隔离金属薄片下部3连通,其下电极与金属振动板1直接电连接,振动板1与隔离金属薄片3、7及8通过绝缘弹性粘合剂绝缘电断开,8为金属薄片的电极接触连通区,振动板两侧如此对称设置。
其中,金属薄膜7及绝缘弹性粘合剂4共同把压电陶瓷片及其表面上的电极与环境完全隔离,金属薄膜7基本把绝缘弹性粘合剂4完全包覆(须与振动板1绝缘的地方除外,由绝缘弹性粘合剂4填充隔离);
振动板1:厚度0.2mm,长45mm,宽5mm;压电陶瓷片厚度0.2mm,长20mm,宽4mm;绝缘弹性粘合剂厚度约30微米;金属薄膜厚度100微米;金属薄膜7隔离区长21mm,宽6mm(与振动板1间的绝缘弹性粘合剂稍多点),金属薄膜电极导线区3宽2mm,长17mm;金属薄片的电极连通区宽3mm,长4mm;振动板末端固定区长5mm。
隔离区7(金属薄膜7上方对应区)表面粘合有孔径小于5微米孔隙率约50%的多孔体(厚度1mm),该多孔体与多孔储液体相通(位于振动板隔离区7与电极连通区8之间的(振动) 辅助区),该储液体通过导液管与储液仓相通(图中未标示)。
振动板材料:黄铜(1/2硬);
金属薄膜材料:
钛(密度4.54g/cm3,莫氏硬度6)(质量m=0.0454g)。
实施例2-2
金属薄膜3厚度50微米(质量m=0.0227g),其他与实施例2-1相同。
实施例2-3
金属薄膜3厚度20微米(质量m=0.00908g),其他与实施例2-1相同。
实施例2-4
金属薄膜3厚度200微米(质量m=0.0908g),其他与实施例2-1相同。
实施例2-5
金属薄膜3厚度400微米(质量m=0.1816g),其他与实施例2-1相同。
实施例2-6
金属薄膜3厚度705微米(质量m=0.3200g),其他与实施例2-1相同。
对照例2-1
金属薄膜3厚度1000微米(质量m=0.454g),其他与实施例2-1相同。
对照例2-2
绝缘弹性粘合剂4对压电陶瓷片及其表面上的电极的包覆程度(包覆率)约94%,金属薄膜对其包覆程度(包覆率)约91%,有部分压电陶瓷片及其表面上的电极的表面可与环境接触,其他与实施例2-1相同。
实施例3-1
如图4、5所示的超声雾化器,1为振动板,2为振动板末端固定区并作一电极导线,3为隔离金属薄片下部的另一电极导线区,7为隔离金属薄片上部的隔离区,4为绝缘弹性粘合剂,5为压电陶瓷(PZT或其他)片(上下两面上有电极(银),图中均未标示),其上电极通过电导引体6与作电极导线的隔离金属薄片下部3连通,其下电极与金属振动板1直接电连接,振动板1与隔离金属薄片3、7及8通过绝缘弹性粘合剂绝缘电断开,8为金属薄片的电极连通区,振动板两侧如此对称设置。
其中,金属薄膜7及绝缘弹性粘合剂4共同把压电陶瓷片及其表面上的电极与环境完全隔离,金属薄膜7基本把绝缘弹性粘合剂4完全包覆(须绝缘的地方除外,由绝缘弹性粘合剂 4填充隔离);
振动板1:厚度0.2mm,长35mm,宽8mm;压电陶瓷片厚度0.2mm,长15mm,宽6mm;绝缘弹性粘合剂厚度约50微米;金属薄膜厚度70微米;金属薄膜7隔离区长16mm,宽7mm(与压电陶瓷片间的绝缘弹性粘合剂稍多点),金属薄膜电极导线区3宽2mm,长10mm;金属薄片的电极连通区宽4mm,长5mm;振动板末端固定区长5mm。
隔离区7(金属薄膜7上方对应区)表面粘合有孔径小于5微米孔隙率约50%的多孔体(厚度1mm),该多孔体与多孔储液体相通(位于振动板1隔离区7与电极连通区8之间的(振动) 辅助区),该储液体通过导液管与储液仓相通(图中未标示)。
振动板材料:镍合金;
金属薄膜材料:
铂(重密度,21.45g/cm3,莫氏硬度4-4.5)(质量m=0.15015g)。
实施例3-2
金属薄膜3厚度100微米(质量m=0.2145g),其他与实施例3-1相同。
实施例3-3
金属薄膜3厚度50微米(质量m=0.1073g),其他与实施例3-1相同。
实施例3-4
金属薄膜材料:
金(密度19.32g/cm3,莫氏硬度2.5-3),厚度77.72微米(质量m=0.15012g),其他与实施例3-1相同。
对照例3-1
金属薄膜3厚度200微米(质量m=0.3864g),其他与实施例3-1相同。
对照例3-2
绝缘弹性粘合剂4对压电陶瓷片及其表面上的电极的包覆程度(包覆率)约92%,金属薄膜对其包覆程度(包覆率)约90%,有部分压电陶瓷片及其表面上的电极的表面可与环境接触,其他与实施例3-1相同。
对照例3-3
金属薄膜材料:
铼(密度21.04g/cm3,莫氏硬度7)(质量m=0.14728g),其他与实施例3-1相同。
对照例3-4
金属薄膜材料:
铼(密度21.04g/cm3,莫氏硬度7),厚度71.364微米(质量m=0.15015g),其他与实施例3-1相同。
实施例4-1
如图6、7所示的超声雾化器,1为超声雾化器隔离金属薄片的(振动)辅助区,2为超声雾化器隔离金属薄片的振动工作区,3为压电陶瓷(PZT或其他)片,4为压电陶瓷片的内电极(银),5为压电陶瓷片的外电极(银),6为电极电连接线,外电极6与隔离金属薄片2通过绝缘弹性粘合剂7绝缘电断开,8为超声雾化器隔离金属薄片的固定区。
其中,金属薄膜2及绝缘弹性粘合剂7共同把压电陶瓷片及其表面上的电极与环境完全隔离,金属薄膜1、2、8基本把绝缘弹性粘合剂7完全包覆(须绝缘的地方除外);
压电陶瓷片总厚度0.2mm,长12mm,宽3mm;绝缘弹性粘合剂7厚度约20微米;金属薄膜厚度0.1mm;金属薄膜2区长13mm,宽4mm(与压电陶瓷片间的绝缘弹性粘合剂稍多点),金属薄膜助振区1长12mm,宽4mm,金属薄膜固定区8长5mm,宽4mm,电极电连接线6与金属薄膜1绝缘,并引出8区外。
振动工作区2(金属薄膜2上方对应区)表面粘合有孔径小于5微米孔隙率约50%的多孔体(厚度1mm),该多孔体与多孔储液体相通(位于(振动)辅助区1(金属薄膜1上方对应区)上),该储液体通过导液管与储液仓相通(图中未标示)。
金属薄膜材料(兼作振动板):
430不锈钢(HV185-190,密度7.75g/cm3)(质量m=0.0775g)。
实施例4-2
金属薄膜3厚度50微米(质量m=0.03875g),其他与实施例4-1相同。
实施例4-3
金属薄膜3厚度20微米(质量m=0.0155g),其他与实施例4-1相同。
实施例4-4
金属薄膜3厚度200微米(质量m=0.155g),其他与实施例4-1相同。
实施例4-5
金属薄膜3厚度400微米(质量m=0.31g),其他与实施例4-1相同。
实施例4-6
金属薄膜材料:
镱(HV65(或HV206MPA),密度6.54g/cm3),厚度118.50微米(质量m=0.0775g),其他与实施例4-1相同。
实施例4-7
金属薄膜材料:
锆(HV168,密度6.5g/cm3),(质量m=0.065g),其他与实施例4-1相同。
对照例4-1
金属薄膜3厚度600微米(质量m=0.465g),其他与实施例4-1相同。
对照例4-2
金属薄膜材料:
钌(HV398,密度12.3g/cm3)(质量m=0.123g),其他与实施例4-1相同。
对照例4-3
金属薄膜材料:
钯(HV190,密度12.023g/cm3)(质量m=0.1203g),其他与实施例4-1相同。
对照例4-4
金属薄膜材料:
钌(HV398,密度12.3g/cm3)厚度63.008微米(m=0.0775g),其他与实施例4-1相同。
实施例5-1
如图2、3所示的超声雾化器,1为振动板,2为振动板末端固定区并作一电极导线,3为隔离金属薄片下部的另一电极导线区,7为隔离金属薄片上部的隔离区,4为绝缘弹性粘合剂,5为压电陶瓷(PZT或其他,如说明书中列出的其他任意压电陶瓷)片(上下两面上有电极(银),图中均未标示),其上电极通过电导引体6与作电极导线的隔离金属薄片下部3 连通,其下电极与金属振动板1直接电连接,振动板1与隔离金属薄片3、7及8通过绝缘弹性粘合剂4绝缘电断开,8为金属薄片的电极连通区,振动板两侧如此对称设置。
其中,金属薄膜7及绝缘弹性粘合剂4共同把压电陶瓷片及其表面上的电极与环境完全隔离,金属薄膜7基本把绝缘弹性粘合剂4完全包覆(须与振动板1绝缘的地方除外,由绝缘弹性粘合剂4填充隔离);
振动板1:厚度0.5mm,长45mm,宽5mm;压电陶瓷片厚度0.1mm,长20mm,宽4mm;绝缘弹性粘合剂厚度约15微米;金属薄膜厚度100微米;金属薄膜7隔离区长21mm,宽6mm(与振动板1间的绝缘弹性粘合剂稍多点),金属薄膜电极导线区3宽2mm,长17mm;金属薄片的电极连通区宽3mm,长4mm;振动板末端固定区长5mm。
隔离区7表面粘合有孔径小于5微米孔隙率约50%的多孔体(厚度1mm),该多孔体与多孔储液体相通(位于振动板1隔离区7与电极连通区8之间的(振动)辅助区),该储液体通过导液管与储液仓相通(图中未标示)。
振动板材料:
外钛合金+内弹性塑料的复合板;
金属薄膜材料:
铝合金(HV约65-73(与银基本相同),密度约2.7-2.9g/cm3)(质量m=0.028g)。
实施例5-2
金属薄膜材料:
银(密度10.49g/cm3,HV约70)(质量m=0.1049g),其他与实施例5-1相同。
实施例5-3
金属薄膜材料:
钼(密度10.2g/cm3,莫氏硬度5-5.5,HV约233)(质量m=0.102g),其他与实施例5-1 相同。
实施例5-4
金属薄膜材料:
钌(密度12.3g/cm3,莫氏硬度6.5,HV约398),厚度82.927微米(质量m=0.102g),其他与实施例5-1相同。
对照例5-1
金属薄膜材料:
铬(密度7.19g/cm3,莫氏硬度8.5,HV约835)(质量m=0.0719g),其他与实施例5-1相同。
对照例5-2
金属薄膜材料:
铬(密度7.19g/cm3,莫氏硬度8.5,HV约835)厚度38.943微米(质量m=0.028g),其他与实施例5-1相同。
实施例6-1
如图8(其中A、B)所示的超声雾化器,1为压电陶瓷(PZT或其他,如说明书中列出的其他任意压电陶瓷)片(上下两面上有电极(银)),其上电极5通过电导引体7与一电极导线3连通,其下电极与金属振动板2直接电连接,金属振动板2末端作固定区并兼作另一电极导线,振动板2与隔离金属薄片6通过绝缘弹性粘合剂4绝缘电断开;
其中,金属薄膜6及绝缘弹性粘合剂4共同把压电陶瓷片1及其表面上的电极与环境完全隔离,金属薄膜6基本把绝缘弹性粘合剂4完全包覆(须绝缘的地方除外,由绝缘弹性粘合剂4填充隔离);
振动板2:厚度0.2mm,长50mm(或其他长度),宽30mm;压电陶瓷片1厚度约0.8mm(或其他厚度),直径25mm(固有频率2.4mHz(或1.7mHz或3mHz或1mHz);绝缘弹性粘合剂 4厚度约50微米;金属薄膜6厚度200微米,金属薄膜6外表面上包覆厚度10微米的聚四氟乙烯(图中未标示)。
隔离区6(即金属薄膜6外覆聚四氟乙烯的区域)表面粘合有孔径小于5微米孔隙率约 50%的多孔体(厚度1mm),该多孔体与多孔储液体相通,该储液体通过导液管与储液仓相通(图中未标示)。
振动板材料:
镍合金(或硬塑料板,此时需增设一电连接,与下电极相连);
金属薄膜6材料:
(纯)铝(密度2.7g/cm3,布氏硬度25-32,硬度极弱,莫式硬度HLD或维氏硬度HV较难测定)(质量m=0.054g)。
实施例6-2
金属薄膜6材料:
(纯)锑(密度6.697g/cm3,莫氏硬度3)(质量m=0.13394g),其他与实施例6-1相同。
实施例6-3
金属薄膜6材料:
(纯)铜(密度8.96g/cm3,莫氏硬度3)(质量m=0.1792g),其他与实施例6-1相同。
实施例6-4
金属薄膜6材料:
镍合金(莫氏硬度约5,HV约200,密度约8.2g/cm3)(质量m=0.164g),其他与实施例 6-1相同。
实施例6-5
金属薄膜6材料:
镍合金(莫氏硬度约5,HV约200,密度约8.2g/cm3),厚度65.854微米(质量m=0.054g),其他与实施例6-1相同。
对照例6-1
金属薄膜6材料:
铱(密度22.56g/cm3,莫氏硬度6.5)(质量m=0.4512g),其他与实施例6-1相同。
对照例6-2
金属薄膜6材料:
铱(密度22.56g/cm3,莫氏硬度6.5),厚度23.936微米(质量m=0.054g),其他与实施例6-1相同。
测试例1安全性测试
把实施例或对照例样品分别置于pH值为3或10的(无Pb++离子及Ag+离子)溶液中24 小时,测定溶液中对人体有危害的Pb++离子及Ag+离子浓度,Pb++离子及Ag+离子浓度越低,说明其从压电陶瓷及其表面电极浸出的量越小,雾化片安全性越好。测试结果见表1。
测试例2雾化性能测试
把实施例或对照例样品分别连接于同一超声波驱动电路板上(其中MCU输出电流频率与超声雾化片固有频率基本相同),启动电源使超声雾化片工作,测定连续雾化5ml(实施例单独50ml)矿泉水(同一瓶中的农夫山泉天然矿泉水)所需的时间T1,所需的时间越短,雾化性能越好。测试结果见表2。
测试例3功耗测试
把实施例或对照例样品分别连接于同一超声波驱动电路板(其中MCU输出电流频率与超声雾化片固有频率基本相同)上,其中充电池电容量基本相同(差值低于0.5%),启动电源使超声雾化片工作,连续雾化矿泉水(农夫山泉天然矿泉水)直至电池电容量耗尽,测定雾化持续时间T2,持续时间越长,功耗越低。测试结果见表2。
表2-1实施例及对照例雾化性能及功耗测试测试结果
Figure DEST_PATH_GDA0003193976820000181
Figure DEST_PATH_GDA0003193976820000191
表2-2实施例及对照例雾化性能及功耗测试测试结果
T1(秒) T2(小时)
实施例2-1 177 46
实施例2-2 112 85
实施例2-3 72 183
实施例2-4 289 25
实施例2-5 470 13
实施例2-6 682 8
对照例2-1 995 5
表2-3实施例及对照例雾化性能及功耗测试测试结果
T1(秒) T2(小时)
实施例3-1 225 44
实施例3-2 332 31
实施例3-3 150 62
实施例3-4 126 42
对照例3-1 522 17
对照例3-3 598 48
对照例3-4 613 46
表2-4实施例及对照例雾化性能及功耗测试测试结果
T1(秒) T2(小时)
实施例4-1 268 31
实施例4-2 185 58
实施例4-3 87 123
实施例4-4 432 16
实施例4-5 630 9
实施例4-6 105 30
实施例4-7 187 31
对照例4-1 925 5
对照例4-2 1093 21
对照例4-3 391 22
对照例4-4 607 30
表2-5实施例及对照例雾化性能及功耗测试测试结果
T1(秒) T2(小时)
实施例5-1 53 63
实施例5-2 138 22
实施例5-3 306 23
实施例5-4 515 18
对照例5-1 1626 27
对照例5-2 682 60
表2-6实施例及对照例雾化性能及功耗测试测试结果
Figure DEST_PATH_GDA0003193976820000192
Figure DEST_PATH_GDA0003193976820000201
实验结果显示,其他条件同等下,减低金属薄膜材料的厚度,特别是其硬度、上述厚度下及单位面积的体积下的质量,有利于提高雾化性能或/和降低功耗,延长续航时间。
实验结果显示,本发明涉及的或实施例中的超声雾化器较对照例,有更高或相当的安全性、更高的雾化性能、或/和更低的功耗,可满足医用或/和电子烟用的较高要求。
另外,经测试,高硬度金属薄膜的样例较低硬度的样例,连续较长时间(如10-30分钟) 雾化工作后,高硬度的样例的表面温度较低硬度的样例高5至20℃,甚至更高,其取决于硬度及连续工作时间;连续长时间雾化工作产生的高温,使高硬度的样例的永久失效或短时间失效及雾化性能下降等故障的发生率,较低硬度的样例高出50%至300%或更高。
经测试,连续工作时间相同及其他条件同等时,上述金属或合金材料薄片莫氏硬度每增加1(或HLD每增加100),超声雾化器故障率增长30%至60%,上述故障率取决于硬度差异。
因此,从实验结果可知,其他条件同等下,减低金属薄膜材料的硬度还有利于减少超声雾化片的发热,延长超声雾化片的使用时间或正常工作时间,减少超声雾化片的故障率。
上述故障原因在于:
1)、高硬度金属薄膜的样例较低硬度的样例更易对抗振动(阻尼作用更大),更易把动能转化为热能,从而使温度升高;
2)、压电陶瓷材料性能取决于温度,温度的变化会使压电陶瓷的性能发生很大的改变,比如:静电容量和损失因子会随着温度的升高而增加,过高的温度会降低性能以及使用寿命。温度升高会导致压电陶瓷的介电常数明显改变,即静电容量会发生改变,从室温升高到80℃压电陶瓷的静电容量会增长40%左右。
3)、压电陶瓷的居里温度是磁性转变的温度,压电陶瓷达到居里温度点后,压电陶瓷将会产生失性退极化,越接近压电陶瓷的居里温度,压电陶瓷的性能改变越大。
因此,在使用压电陶瓷的过程中,一定要远低于居里温度使用,不高于居里温度的一半。

Claims (39)

1.一种超声雾化器,其特征在于该超声雾化器包含超声雾化片及金属或合金材料薄片,该金属或合金材料薄片用于把该超声雾化片中的压电陶瓷及其表面电极与该超声雾化片外的环境基本上完全隔离,该金属或合金材料薄片的厚度d≤0.8mm,且该金属或合金材料在体积为1平方厘米乘以上述厚度d下的质量m≤0.32g。
2.根据权利要求1所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金材料的莫式硬度HLD≤600或维氏硬度HV≤328,所述质量m≤0.16g。
3.根据权利要求2所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.4mm,所述莫式硬度HLD≤510或维氏硬度HV≤223,所述质量m≤0.08g。
4.根据权利要求2所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.4mm,所述莫式硬度HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.08g。
5.根据权利要求2所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.2mm,所述莫式硬度HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.04g。
6.根据权利要求2所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.2mm,所述莫式硬度HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.02g。
7.根据权利要求2所述的超声雾化器,其特征在于所述厚度d≤0.1mm,所述莫式硬度HLD≤400或维氏硬度HV≤131,所述质量m≤0.02g。
8.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金材料在温度300℃或以下保持固态,且化学性质相对稳定、不易碎、无毒性、无放射性。
9.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金材料基本上是化学惰性的,常温下基本上不与或难以与其接触的物质及与其接触的环境中的物质发生化学反应。
10.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于22g/cm3。
11.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于12g/cm3。
12.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于9g/cm3。
13.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于7g/cm3。
14.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于5g/cm3。
15.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金的密度不大于4g/cm3。
16.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自不锈钢、钛合金、镁合金、铝合金、铜合金、锌合金、镍合金或钴合金。
17.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自基本不含锰的不锈钢。
18.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自医用级的金属或合金材料。
19.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自医用级不锈钢。
20.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金选自医用级钛合金。
21.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷是单个含有一个压电活性区的压电陶瓷片,基本上或主要由两个或三个或更多个各含有一个压电活性区的压电陶瓷片/或层形成的层叠体,其中相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极,该电极间施加交流电可使该超声雾化片以其厚度方向振动。
22.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷是中间有通孔的,或无通孔的。
23.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷是基本扁平状圆形的,或基本扁平状的方形的。
24.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷的厚度或其中压电活性区内相对电极间的距离为0.1μ~500μm。
25.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷的厚度或其中压电活性区内相对电极间的距离为0.5μ~50μm。
26.根据权利要求21所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板压电活性区的振动频率或/和所述交流电频率范围为10kHz-500MHz。
27.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片还包含振动板,所述压电陶瓷固定于上述振动板上。
28.根据权利要求27所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板包括金属板、陶瓷板、树脂或塑料板及其复合板。
29.根据权利要求27所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷有两片,分别固定于所述振动板的两侧,所述振动板被该压电陶瓷片夹持,所述超声雾化片以其厚度方向振动。
30.根据权利要求27所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板和所述压电陶瓷基本是方形体或圆形体。
31.根据权利要求27所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板和所述压电陶瓷的厚度为0.1~200μm。
32.根据权利要求27所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板包含振动区、用于固定该超声雾化器的固定区。
33.根据权利要求27所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板包含振动区、用于固定该超声雾化器的固定区及位于上述振动区及上述固定区间的辅助区。
34.根据权利要求33所述的超声雾化器,其特征在于所述振动区、所述固定区及所述辅助区的长度分别为5-50mm、2-20mm及0-50mm。
35.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化器还包括弹性粘结体,其介于其中超声雾化片中的所述压电陶瓷板发生弯曲的一个表面即第1表面与其中振动板的一个主面之间,并将所述压电陶瓷的上述第1表面与上述振动板的上述一个主面相接合;及介于所述超声雾化片与所述金属或合金薄片之间;且上述弹性粘结体至少一部分由能变形的粘弹性体构成。
36.根据权利要求35所述的超声雾化器,其特征在于所述弹性粘结体为绝缘粘弹性体。
37.根据权利要求1至7任意之一所述的超声雾化器,其特征在于所述金属或合金材料薄片投向环境的外表面覆有无机物薄膜或/和有机聚合物薄膜。
38.根据权利要求37所述的超声雾化器,其特征在于所述薄膜厚度为1-100微米。
39.一种医用或电子烟用装置,其特征在于该装置包含根据权利要求1至38任意之一所述的超声雾化器。
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