[發明專利]一種大高度微納結構的三維熔融靜電打印方法

有效

• 申請號: 201710280584.6
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN106948014B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 賀健康;夏正勛;李滌塵;劉亞雄;王玲;連芩
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;B29C64/106;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種大高度微納結構的三維熔融靜電打印方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據想要打印的復雜圖案或三維模型在計算機上編制出控制移動平臺的程序；

2)配置含導電介質溶液，含導電介質溶液質量濃度介于1～20％之間；

3)選取熔融靜電打印材料，熔融靜電打印材料包括聚己內酯、聚乳酸、聚丙烯、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、乙烯/聚乙烯醇共聚物、尼龍系列聚合物的具有極性基團的高聚物，根據材料的熔點不同，確定電加熱圈或水油浴循環的加熱溫度，電加熱圈溫度范圍在40～500℃之間，油浴循環溫度范圍在40～200℃之間，水浴循環溫度范圍在40～100℃之間；

4)將步驟2)配制的含導電介質溶液和步驟3)選取的熔融靜電打印材料分別裝入含多個噴頭的熔融靜電打印裝置的注射器中,其中溶液打印噴頭用于將步驟2)中配置的含導電介質溶液以擠出的方式打印，熔融打印噴頭用于將步驟3)選取的熔融靜電打印材料以熔融靜電打印的方式打印；

5)根據所需要纖維的線寬，線寬尺寸在1～100μm之間，從而確定移動平臺的移動速度：1～300mm/s、熔融打印噴頭的型號：100～1000μm,以及高精密注射泵流量：5～1000uL/h，熔融靜電打印噴頭接正電壓，移動平臺上的接收平臺接地，調整熔融打印噴頭與接收平臺之間的距離：0.5～10mm之間，打開高壓電源，調整電壓至需要幅值：0.1～20Kv；

6)將控制移動平臺的程序輸入主機，程序通過控制模塊控制運動平臺和熔融靜電打印噴頭實現層層堆積得到0.1～2mm的三維微納結構；

7)待完成單次打印的三維微納結構后，程序自動將熔融靜電打印噴頭切換到溶液打印噴頭，溶液打印噴頭將步驟2)中的含導電介質溶液以擠出的方式填充進步驟6)中所得的三維微納結構中，溶液填充高度稍微低于三維微納結構的高度，利用溫度交聯或者化學交聯的方法使含導電介質溶液成膠，含有導電離子的鹽溶液則不用進行交聯處理，形成新的接收平臺，程序自動將熔融打印噴頭與接收平臺之間的距離調高一個膠體的厚度：0.1～2mm；

8)根據控制移動平臺的程序，自動重復步驟6)和步驟7)，直到三維微納結構的高度達到所需高度，得到三維微納結構與電介質溶液以及水凝膠的復合結構；

9)通過清洗、改變溫度或化學反應方式去除步驟8得到的復合結構內部的電介質溶液或水凝膠，得到大高度微納結構。

2.根據權利要求1所述的一種大高度微納結構的三維熔融靜電打印方法，其特征在于：所述的步驟2)中含導電介質溶液包括各種含有導電離子的鹽溶液，鹽溶液包括氯化鈉溶液、氯化鈣溶液，或具有一定導電性能的凝膠-粒子混合溶液。

3.根據權利要求2所述的一種大高度微納結構的三維熔融靜電打印方法，其特征在于：所述的凝膠包括溫度交聯的明膠和瓊脂糖、化學交聯的殼聚糖和海藻酸鈉、光交聯的聚乙二醇和明膠，或者這些材料的混合溶液。