皮膚燒傷損壞已經(jīng)成為臨床工作者面臨的一個(gè)重大的問(wèn)題,其原因在于自體移植不足,異體移植排斥。組織工程技術(shù)是一門集細(xì)胞學(xué)、工程學(xué)、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)為一體的交叉學(xué)科。3D生物打印技術(shù)是將3D打印技術(shù)應(yīng)用到組織工程中且可以實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜生理結(jié)構(gòu)的一種制造方法。3D生物打印技術(shù)是3D打印技術(shù)的一個(gè)分支。3D生物打印技術(shù)在皮膚支架的構(gòu)建上突破傳統(tǒng)的組織工程的構(gòu)建方法。本研究以明膠溶液作為打印對(duì)象,明膠是從動(dòng)物的骨骼中提取出來(lái)的一種生物可降解材料,其具有良好的生物相容性、降解性�？紤]到現(xiàn)有的擠壓方式容易造成生物材料受損的問(wèn)題。本文選用氣動(dòng)擠壓方式。首先,本研究以明膠溶液作為實(shí)驗(yàn)材料,通過(guò)物化實(shí)驗(yàn)得到不同溫度和濃度下的粘度和密度值,該值為CFD模擬提供材料屬性參數(shù)。通過(guò)arrhenius方程求出了黏度系數(shù)和流動(dòng)指數(shù)。結(jié)果表明:隨著溫度不斷的降低明膠溶液的粘度會(huì)升高,流動(dòng)指數(shù)減小,黏度系數(shù)增大。但是明膠溶液的密度變與溫度和濃度的關(guān)系有一定明顯關(guān)系。同時(shí),明膠溶液的濃度越大對(duì)應(yīng)的粘度也會(huì)增加。通過(guò)Solidworks構(gòu)建了不同噴頭直徑的模型,采用ANSYS FLUENT軟件分析噴頭中的明膠溶液在噴頭內(nèi)部流... 

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 應(yīng)用背景
        1.1.2 傳統(tǒng)的組織工程皮膚
        1.1.3 生物3D打印技術(shù)
    1.2 國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究
        1.2.1 3D生物打印的分類
    1.3 課題研究概況
        1.3.1 研究意義
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 3D生物打印系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 3D生物打印的分類
        2.2.1 按噴頭的連續(xù)性
        2.2.2 按成型工藝
        2.2.3 按打印原理
    2.3 3D生物打印的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.4 3D生物打印模塊搭建
        2.4.1 噴頭校正系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        2.4.2 三維驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
        2.4.3 氣動(dòng)供料方案的設(shè)計(jì)
        2.4.4 溫度控制方案的設(shè)計(jì)
        2.4.5 環(huán)境控制方案的設(shè)計(jì)
    2.5 系統(tǒng)設(shè)備的控制方案
    2.6 系統(tǒng)設(shè)備的搭建
    2.7 本章小結(jié)
第三章 3D氣動(dòng)擠出過(guò)程CFD數(shù)值分析
    3.1 引言
    3.2 流體性質(zhì)分析
        3.2.1 明膠材料流體特性
    3.3 明膠物理特性分析
        3.3.1 明膠粘度和密度測(cè)試實(shí)驗(yàn)和方法
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)材料制備
        3.3.3 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.3.4 實(shí)驗(yàn)步驟
        3.3.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.3.6 明膠的粘度和密度的計(jì)算方法
        3.3.7 測(cè)定結(jié)果分析
        3.3.8 粘度和密度測(cè)定值
        3.3.9 黏度系數(shù)和流動(dòng)指數(shù)的測(cè)定值
    3.4 有限元法和Fluent簡(jiǎn)介
        3.4.1 有限元法和有限元差分法
        3.4.2 Fluent簡(jiǎn)介
    3.5 明膠溶液擠出流場(chǎng)數(shù)值模擬分析
        3.5.1 噴頭3D模型建立
        3.5.2 噴頭網(wǎng)格劃分
        3.5.3 邊界條件的設(shè)置
        3.5.4 材料屬性參數(shù)的設(shè)置
        3.5.5 求解計(jì)算以及收斂性驗(yàn)證
    3.6 3D打印明膠溶液仿真結(jié)果和分析
        3.6.1 不同擠出壓力下溶液所受壓力變化
        3.6.2 不同位置下溶液所受溫度變化
        3.6.3 不同擠出壓力下溶流速和流量的變化
        3.6.4 不同溫度下溶液粘度對(duì)噴頭出口處速度的影響
        3.6.5 噴頭直徑大小對(duì)流速的影響
    3.7 本章小結(jié)
第四章 打印參數(shù)對(duì)3D生物支架的影響
    4.1 引言
    4.2 材料和方法
        4.2.1 材料準(zhǔn)備
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置搭建
        4.2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.2.5 分析方法
    4.3 結(jié)果和討論
        4.3.1 明膠濃度和打印溫度對(duì)擠出絲寬的影響
        4.3.2 噴頭直徑和擠出壓力對(duì)擠出絲寬的影響
        4.3.3 擠出壓力、進(jìn)給速度和明膠濃度交聯(lián)對(duì)擠出絲寬的影響
        4.3.4 3D明膠支架合理的打印參數(shù)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 3D生物打印皮膚支架的預(yù)測(cè)模型
    5.1 引言
    5.2 打印材料的特性分析
    5.3 打印過(guò)程預(yù)測(cè)模型
        5.3.1 打印流速的預(yù)測(cè)模型
        5.3.2 打印流量的預(yù)測(cè)模型
    5.4 支架形態(tài)預(yù)測(cè)模型
        5.4.1 擠出絲寬的預(yù)測(cè)模型
        5.4.2 支架孔隙率的預(yù)測(cè)模型
    5.5 本章小結(jié)
第六章 明膠3D打印實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
    6.1 引言
    6.2 材料和方法
        6.2.1 材料準(zhǔn)備
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置搭建
        6.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.2.4 分析方法
    6.3 結(jié)果和討論
        6.3.1 流量和流速的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.2 擠出絲寬的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.3 孔隙率的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果



本文編號(hào)：3683592