文献综述
文献综述与调研报告:
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课题研究的现状及发展趋势
传统烟草制品作为一种嗜好品已经有几百年的历史，已经融入到大多数烟民的生活之中。然而，近年来人们重新思考吸烟与健康及二手烟等问题，这些传统烟草制品所带来的弊端日渐突出[1]。与此同时，随着世界控烟力度的加强，世界各个国家也出台了一系列控烟法律政策。在这些法律政策的影响下，烟草制品的发展环境发生了重大而深刻的变化，烟草制品结构正朝着多样化和无烟化的发展方向加快调整[2]。加热不燃烧烟草制品是新型烟草制品的一类重要分支，其特征是不直接燃烧烟支而是通过外部热源来加热烟草材料[3]。加热方式主要有碳加热型和电加热型，代表产品为雷诺烟草公司的碳加热“Eclipse”系列和菲莫烟草公司的电加热“Accord”系列[4]。比如2014年，菲莫国际推出其第四代电加热不燃烧烟草产品——万宝路加热棒(MarlboroHeatSticks)[5]和附属装置电加热器(iQOS)[6]，其具有“加热烟草而非燃烧烟草”的特点，减少了烟草高温燃烧裂解产生的有害成分，侧流烟气和环境烟气也大幅降低[7]。比如雷诺公司曾上市的“以克莱斯”(Eclipse)的烟气中致癌物质的含量比普通卷烟少80%，使吸烟者对诱变剂的摄入量减少70%，使吸烟者支气管炎和肺炎的发病率降低46%和36%，大大降低了烟草制品对人体的伤害[8-9]。加热不燃烧卷烟能够提供真实的烟味及较少的HPHCs，相较于传统卷烟和电子烟具有明显的优势。在国际严格控烟的大环境下，加热不燃烧卷烟产品未来将会呈爆发式增长[10]。
目前，加热不燃烧卷烟在滤嘴降温方面还有待改善。在卷烟抽吸过程中，前几口抽吸时滤嘴的温度和室温相当。但是最后两口抽吸时，因燃烧区域和滤嘴的位置接近，滤嘴温度可达70℃或以上[11]。此时前几口抽吸时滤嘴吸附的部分焦油会重新挥发到烟气中，增加最后两口抽吸烟气中的危害性成分[12]。
相变材料(PhaseChangeMaterials，简称 PCMs)是利用物质在相变过程中的吸热和放热效应进行热能存贮和温度调控的物质[13-16]。利用 PCMs的相变潜热进行储能是新能源利用和节能技术研究的重要方面，PCMs在相变过程中能吸收和释放大量的相变潜热，可广泛用于能量储存和温度控制领域[17]。相变材料的选取，应满足以下几点要求:相变温度合适；相变潜热较高；导热率高，反应速度快；化学和热稳定性好，能够反复使用；相变时的体积变化小；原料廉价易得等[18]。石蜡因为具有相变潜热大、相变过程体积变化小、价格便宜等诸多优点而广泛的应用于建筑节能、采暖蓄冷、太阳能利用等领域[19-20]。石蜡是矿物蜡的一种，其主要组分是直链烷烃，可以用通式CnH2n 2表示。它的熔点和链长有关，随着链长的增加，石蜡的相变温度增加；当链长增长到一定程度后，石蜡的熔点变化不大，趋于一个定值。
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本课题研究的思路和创新性
本课题选取石蜡作为一种相变吸热材料。将石蜡复合材料应用在加热不燃烧卷烟滤嘴降温方面在国内具有首创性。石蜡比较符合相变材料选取的要求。根据“相似相容”原理，石蜡和聚乙烯类的高分子材料具有良好的相容性。聚乙烯包裹石蜡和树脂吸油的原理是相似的。聚乙烯聚合物分子间存在一种三维交联的网状结构，由于这种网状交联结构，聚乙烯只发生溶胀而不溶解。因为聚乙烯聚合物内部有一定空隙，石蜡分子能够进入聚乙烯内部，使聚乙烯分子链发生基团的溶剂化，导致聚乙烯发生膨胀。石蜡分子分布于聚乙烯的网络结构中，三维网状结构可以对石蜡起到包裹和密封的作用。聚乙烯大分子链与石蜡分子间的范德华力相互作用成为吸附石蜡的推动力；当石蜡分子进入得足够多时，溶剂化作用足够强，聚乙烯的链段伸展开来，只要网络中共价键结合的交联点存在，就会开始由热力学不平衡向平衡态方向转化；当聚乙烯充分溶胀时，高分子链伸展至一定程度，由于存在弹性回缩力，聚乙烯会慢慢回缩。由于这种溶胀行为的热力学动态平衡的存在，石蜡和聚乙烯在理论上存在一个最优的质量复合比。通过找到最优的质量复合比，来制成合适的相变吸热材料，以应用于加热不燃烧卷烟滤嘴降温方面。
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参考文献
[1]程晓兵，李保江，韩彦东.世界新型烟草发展状况[J].中国烟草，2014(3):38.
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