本文關(guān)鍵詞：生物凝膠結(jié)構(gòu)三維可打印性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：三維打印技術(shù)目前已廣泛應(yīng)于電子、汽車工業(yè)、航空航天、醫(yī)藥工程等領(lǐng)域,基于其復(fù)雜結(jié)構(gòu)卓越的加工能力、定制成本低、操作便捷等優(yōu)勢(shì)越來越受到全世界的重視。近年來,組織工程方向也逐漸引入這一技術(shù),旨在通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體組織器官的體外培育,通過將病患者組織細(xì)胞培植的方式,減小器官移植排斥反應(yīng)。生物水凝膠三維打印是利用天然材料水凝膠沉積形成具有復(fù)雜形貌結(jié)構(gòu)的一種制造方法,通過在凝膠中包裹細(xì)胞,即可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的可控打印。凝膠三維支架結(jié)構(gòu)決定培育細(xì)胞后組織的形貌特點(diǎn)和細(xì)胞的生長(zhǎng)情況,因此開展生物水凝膠可打印性研究在生物組織工程領(lǐng)域具有十分重要的意義。本文在分析生物水凝膠三維打印特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,研究開發(fā)適合水凝膠打印的材料配置。根據(jù)凝膠打印特點(diǎn)設(shè)計(jì)了具有保溫、冷卻等特殊功能的三維打印平臺(tái)。針對(duì)水凝膠三維結(jié)構(gòu)打印工藝參數(shù)進(jìn)行一系列系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn),從平面一維、二維結(jié)構(gòu)到立體三維結(jié)構(gòu),逐步完善工藝參數(shù)研究。論文主要開展的工作如下：一、水凝膠打印材料的配置。針對(duì)打印微米級(jí)精度的水凝膠結(jié)構(gòu),研究開發(fā)了水凝膠溶膠原液的組成成分及配比研究,針對(duì)打印所需粘度及力學(xué)結(jié)構(gòu)和含水量情況進(jìn)行材料配比確定。二、針對(duì)水凝膠結(jié)構(gòu)的特殊打印工藝進(jìn)行打印平臺(tái)的設(shè)計(jì),包括平臺(tái)主件和輔件設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)包括保溫夾具模塊、制冷平臺(tái)模塊、水浴平臺(tái)模塊等諸多輔助模塊,以確保高精度水凝膠結(jié)構(gòu)的打印。三、針對(duì)水凝膠平面打印進(jìn)行逐個(gè)工藝參數(shù)研究工作,從打印凝膠點(diǎn)入手,研究工藝參數(shù)對(duì)打印質(zhì)量的影響。并逐步展開,研究一維直線的打印工藝參數(shù),針對(duì)工藝參數(shù)對(duì)直線線寬及擴(kuò)散率的影響,通過理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析,給出了合理的工藝參數(shù)以及該參數(shù)確定方法與改進(jìn)措施。其結(jié)果對(duì)其他生物材料的可打印性研究也具有較大的參考價(jià)值。四、通過立體層膜結(jié)構(gòu)的打印,分析層膜機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度與工藝參數(shù)之間的關(guān)系,通過理論模型研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐確定工藝參數(shù)趨勢(shì)。對(duì)于層膜填充方式、填充率測(cè)試并根據(jù)需要場(chǎng)合提出選擇數(shù)據(jù)范圍。對(duì)于層膜層數(shù)增加造成力學(xué)性能降低的情況提出在固定層數(shù)間增加噴霧固化處理的優(yōu)化方案。通過縱向進(jìn)給理論分析和實(shí)驗(yàn)研究確定影響縱向進(jìn)給的工藝參數(shù),并給出常溫25℃下的縱向進(jìn)給層間最小間隔時(shí)間。最終根據(jù)立體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)最終驗(yàn)證全文工藝參數(shù)正確性并對(duì)全文所遇問題進(jìn)行歸納和總結(jié)分析。
【關(guān)鍵詞】：三維打印 水凝膠 平臺(tái)設(shè)計(jì) 工藝參數(shù) 細(xì)胞打印
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.73;TQ427.26
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-33
• 1.1 引言13-15
• 1.2 醫(yī)用生物三維打印應(yīng)用背景15-21
• 1.3 基于凝膠的三維打印研究概況21-26
• 1.3.1 凝膠材料研究21-24
• 1.3.2 打印方法研究24-26
• 1.4 中外生物/凝膠三維打印機(jī)研究概覽26-29
• 1.5 論文的研究思路及意義29-33
• 第2章 打印材料配置33-43
• 2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備-材料配比33-35
• 2.2 預(yù)處理優(yōu)化方案35-37
• 2.3 材料濃度配比確定37-40
• 2.3.1 溶液配制、制備、評(píng)定38
• 2.3.2 海藻酸鈉濃度對(duì)凝膠體成型影響38-39
• 2.3.3 氯化鈣濃度對(duì)凝膠體影響39-40
• 2.4 明膠混合水凝膠分析40-42
• 2.4.1 明膠-海藻酸鈉混合溶液粘度41
• 2.4.2 明膠-海藻酸鈉混合凝膠機(jī)械性能41-42
• 2.5 總結(jié)42-43
• 第3章 生物-凝膠打印機(jī)總體設(shè)計(jì)43-61
• 3.1 擠出方案特性對(duì)比43-46
• 3.1.1 氣動(dòng)型擠出噴頭43-44
• 3.1.2 螺桿型擠出噴頭44-45
• 3.1.3 ~*機(jī)械型擠出噴頭45-46
• 3.2 獨(dú)立噴頭平臺(tái)設(shè)計(jì)優(yōu)化46-50
• 3.2.1 噴頭堵塞問題及影響46
• 3.2.2 噴頭堵塞的熱成因分析46-47
• 3.2.3 對(duì)同一針頭不同部位溫度場(chǎng)分布研究47-50
• 3.3 沉積平臺(tái)及材料方案選擇50-51
• 3.4 加熱保溫夾具設(shè)計(jì)研究51-52
• 3.5 制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案52-54
• 3.6 移動(dòng)平臺(tái)及組件設(shè)計(jì)搭建54-61
• 3.6.1 框架設(shè)計(jì)54-55
• 3.6.2 步進(jìn)電機(jī)模組設(shè)計(jì)55-56
• 3.6.3 噴頭架設(shè)計(jì)56-57
• 3.6.4 沉積平臺(tái)位置設(shè)計(jì)57-58
• 3.6.5 其他輔助部件設(shè)計(jì)58-59
• 3.6.6 總結(jié)59-61
• 第4章 平面可打印性研究61-83
• 4.1 陣列點(diǎn)加工61-64
• 4.1.1 針頭大小對(duì)造型點(diǎn)的影響62
• 4.1.2 氣壓對(duì)造型點(diǎn)影響62-64
• 4.2 一維直線加工64-74
• 4.2.1 氣壓對(duì)直線加工影響64-66
• 4.2.2 針頭移動(dòng)速度對(duì)線寬影響66-68
• 4.2.3 針頭距平面高度對(duì)成型線影響68-70
• 4.2.4 針對(duì)線加工及線拐角加工對(duì)直線加工路徑和速度的優(yōu)化方案70-73
• 4.2.5 總結(jié)73-74
• 4.3 二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可打印性研究74-80
• 4.3.1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)74-75
• 4.3.2 單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)面打印75-77
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析77-80
• 4.4 總結(jié)80-83
• 第5章 立體結(jié)構(gòu)可打印性研究83-107
• 5.1 層膜加工精度及質(zhì)量研究83-94
• 5.1.1 層膜相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)83-85
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)85-87
• 5.1.3 力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)87-93
• 5.1.4 層膜實(shí)驗(yàn)總結(jié)93-94
• 5.2 凝膠三維打印工藝特點(diǎn)94-97
• 5.2.1 溫度梯度影響95
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度不同95-96
• 5.2.3 后處理工藝區(qū)別96-97
• 5.3 縱向進(jìn)給影響因素研究97-102
• 5.3.1 縱向線高和橫向線寬區(qū)別97-98
• 5.3.2 縱向誤差累計(jì)及影響98-99
• 5.3.3 影響層高融合工藝研究實(shí)驗(yàn)99-100
• 5.3.4 層高融合工藝實(shí)驗(yàn)總結(jié)100-101
• 5.3.5 ~*縱向坍塌臨界角度研究101-102
• 5.4 三維結(jié)構(gòu)打印102-105
• 5.4.1 三維打印工藝參數(shù)設(shè)定102-105
• 5.5 小結(jié)105-107
• 第6章 總結(jié)107-111
• 6.1 全文總結(jié)107-108
• 6.2 研究展望108-111
• 參考文獻(xiàn)111-115
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果115

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張逸偉,盧世,周嘉玲,曾漢維;由硬脂酸鈉和環(huán)氧氯丙烷合成單硬脂酸甘油酯[J];化學(xué)試劑;1997年01期

  本文關(guān)鍵詞：生物凝膠結(jié)構(gòu)三維可打印性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：343812