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文 献 综 述 文献综述（通过对文献的整理和归纳，对应“学位论文主要研究内容”一栏所列出的问题，介绍国内外学者对这些问题的研究结果及对其前景的看法。） 烟草危害已被列为当今世界面临的最为严重的公共卫生问题之一，几十年来，全世界都在为探寻减少烟草危害的方法手段而努力[1]。 研究发现，近些年吸烟人群中青少年所占的比例越来越大[2]，中国作为最大的烟草生产和消费国家，吸烟给人民群众健康造成了严重的影响。 吸烟造成的危害，主要是烟草在高温作用下，由复杂的有机物，烟草，加上各种各样的添加剂和纸高温裂解产生的。有害物质主要包含尼古丁，烟焦油和一氧化碳，而其中对人体危害的核心元素的就是烟焦油[3]。而烟焦油中的高达16种主要成分都是致癌物质。全世界大约每6秒就有1人死于烟草所致疾病，每年共有近600万人死于烟草相关疾病。而仅仅是我国，就有吸烟人群超过3.0亿，另有7.4亿不吸烟的人群饱受二手烟的侵害[4]。 烟草在燃烧过程中，温度普遍会到达700-900℃。而绝大部分焦油成分就是在高于500℃时由烟草热解形成的[5]。因为尼古丁成瘾难以根治，吸烟者有70%表示会戒烟，然而其中每年仅有3% 的人可以成功戒烟[6] ，因此，如何减少卷烟燃烧给人体带来的危害成为了研究热点。 一. 国内外研究现状 早在1990年，王光忠[7]就已申请了复合滤毒烟嘴的专利号，利用改良了香烟本身的滤嘴的结构与材料，来减少烟焦油的吸入量。1997年，汤平涛[8]研制了外置用的微孔透气陶瓷滤毒烟嘴，利用微孔陶瓷结构，进一步的提升了过滤烟焦油的性能，只不过因为成本和属于消耗品的原因，未能在中国进行有效的推广。 2009年，李春等人[9]对卷烟上的卷烟纸做了研究改良，用阻燃剂Mg（OH）2 部分代替CaCO3 ，同时也改良了通风度和主、测流烟气量，进一步减少了烟焦油的产生。 近些年来，也有大量进行不燃烧卷烟的研究[10]，2017年，洪群业等人[11]统计分析国内加热不燃烧型卷烟专利技术发现，从2011年开始，不燃烧型卷烟专利申请数量呈一个爆发性增长，其中加热段结构、配方及添加剂和测控技术占整个专利比利的70%，大部分技术和热电偶加热的电加热型卷烟和燃料加热型卷烟相关。虽然我国专利申请起步较晚，但是专利数量增长较快，已经成为专利申请的主体。 2018年，王新送等人[12]对电子烟做出调查发现，相比于烟焦油带来的身体危害，电子烟带来了更多其他方面的不良影响。15.37%购买电子烟的人购买电子烟是认为电子烟很时髦，25.56%是因为他们对电子烟这一产品本身感兴趣，同时电子烟也比传统香烟更便宜，变相增加了非吸烟人群转变为吸烟人群的可能。 2018年，IntiBarrientos-Gutierrez等人[13]调查研究发现，因为电子烟的科技感和潮流感，越来越多欧美地区本身不吸烟的青少年转而使用电子烟，一时间成为了青少年人群中的潮流象征，变相导致尼古丁成瘾者加剧。同时，2019年TetianaKorzun等人[14]研究发现，电子香烟中为了吸引购买者的使用，还会添加大量的合成燃料添加剂和食用添加剂，这样不仅加剧了儿童的尼古丁成瘾的比例，同时也让这一类电子香烟使用者的合成染料摄入比例超出合理摄入量。 目前的中低温烟丝加热技术有电加热、燃料加热和理化加热，跨国烟草公司已开发出利用电热模式实现低温不燃加热的新型烟草制品，但该类产品仍存在加热装置售价过高、电加热器使用后充电时间长、加热时间不长等不足；理化加热过程难以控制；而燃料加热成本低、可一次加热、体积小，因而更具实用性。 而关于低温缓燃技术，2002年，汪波等人[15]，对烟草进行等体积浸渍法加入了钾盐，降低了烟草的燃烧温度，从而大幅度降低了烟草的烟焦油产生量。但是目前整个行业的燃烧型烟草的燃烧温度依然保持在450℃以上，无法根治烟焦油的产生，无法真正满足消费者的低害香烟需求，而且加热不燃烧烟草中含能热源所营造的中低温环境持续时间较短，无法满足传统卷烟正常燃吸时间。相变材料(phase change materials，PCMs)通过发生相变来吸收或放出大量热量，是一类通过发生相变来吸收或放出大量能量的材料。热能存储主要有显热储热、潜能储热和化学反应储热三种，而潜热蓄热因其储能密度大，储热和放热过程近似等温过程，易于运行控制而成为主要储热手段[16] [17]。将相变材料与低温缓燃热源相结合，能大幅提高中低温环境的持续时间，使热源能更为稳定持久的释放热量，对加热不燃烧烟草制品的研制有着深远的影响，因此下面对相变材料进行了相关调研。 潜热蓄热就是利用相变材料的熔化和凝固来有效地储存和释放大量热量，其设备体积小，热效率高。2008年，谢望平等人[18]对当前相变材料传热研究进展进行研究，发现由于一些相变材料本身存在导热系数低的缺点(如石蜡和脂肪酸类相变材料等)，从而在一定程度上制约了相变材料的实际应用。因此，提高相变材料的导热性能，使相变材料得到更为广泛的应用成为了学者们研究的热点。 1994年，梁久来等人[19]就已对生活中这种材料的大量应用进行统计，比如说市面上的取暖袋，相变材料是水合盐，相变温度在44℃左右，利用一块金属片作为成核晶种材料，当用手挤压金属片时，使它的表面成为晶体成长中心，从而结晶放热。当热能释放完毕后变硬，重新放入热水中浸泡又可以重复使用。 建筑中也有许多相变储能材料的应用，2012年，D.Zhou等人[20]针对房屋进行相关研究，具有相变材料（PCM）的热能存储提供高的热存储密度和适度的温度变化，在PCM的帮助下，室内温度波动可以显着降低，同时保持期望的热舒适性。 2010年，Murat M.Kenisarin[21] 针对120°C-1000°C之间的相变储热材料进行研究，分析测量了大量氟化物，氯化物，氢氧化物，硝酸盐，碳酸盐，钒酸盐，钼酸盐和其他盐以及金属合金的大量混合物和组合物，为相变储热材料的应用提高了巨大的一步。 因为本次研究内容是保持香烟的低温燃烧，所以将会锁定在一些高温相变储能材料上。温度范围为120°C-1000°C，主要目标有氟化物，氯化物，氢氧化物，硝酸盐，碳酸盐，钒酸盐，钼酸盐和其他盐以及金属合金的大量混合物和组合物。储热材料（HSM）和结构材料的兼容性已经在当前的工作中得到了反映，主要将会围绕这些材料进行研究。将相变材料添加到含能基热源中，或能有效增加加热不燃烧烟草的中低温持续时间，使卷烟抽吸更为持久稳定，更符合人们抽吸传统卷烟所形成的习惯。 二.现有研究不足 现有研究，非燃烧型卷烟的成本相对高昂，不能改善烟民情况，同时电子烟的产生不仅没有减少吸烟者，反而加剧了青少年尼古丁成瘾的问题。而燃烧型卷烟的研究普遍未能真正意义上解决香烟的烟焦油产生并吸入体内造成危害的问题，加热不燃烧新型卷烟的含能基热源不能持续稳定的提供热量使烟草处于300℃中低温环境下，探寻合适的含能基热源配方亟待解决。 三.研究目的及意义 研究表明，传统的卷烟在抽吸时周围温度一般能达到900℃，而烟草和烟叶在900℃时会因热合成热解、燃烧等反应产生一系列的有害物质，但是中低温加热不燃烧新型烟草的温度在500℃以下，对燃烧过程中HPHC的产生有着相当有效的抑制作用，低温加热不燃烧烟草通过低温不燃加热模式代替传统高温裂解模式达到减少烟草有毒有害成分释放量的目的。将含能基热源用于烟草不仅降低了燃烧温度，减少了燃烧速度，还可有效抑制烟草中某些成分因高温燃烧释放的有毒有害气体，对于推动中式卷烟减害降焦技术进步具有重要意义。
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