[發(fā)明專利]制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113524674B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 彌勝利;黃哲鑫;黃玉
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: B29C64/205
• 分類號: B29C64/205;B29C64/209;B29C64/112;B29C64/255;B29C64/307;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y40/00;B33Y70/10
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，包括注射泵、工作液池、打印針嘴以及三軸平移裝置，所述注射泵通過導管與所述打印針嘴相連，作為液體雙向驅動和計量裝置，所述打印針嘴安裝于所述三軸平移裝置上，所述三軸平移裝置實現(xiàn)所述打印針嘴的移動和定位，所述工作液池包括原液池和打印液池，所述原液池為雙層結構，下層設置有多個儲液槽，不同材料的水凝膠預配液分別被存放于不同儲液槽中，在所述原液池的上層由含有兩親分子的油相液體覆蓋所述儲液槽，所述打印液池預先存放含有兩親分子的油相液體；在生成液滴序列時，所述三軸平移裝置將所述打印針嘴定位至不同儲液槽的水相液體和所述原液池上層的油相液體中，所述注射泵進行預設體積的液體吸取，交替吸取油相液體和不同的水相液體，生成含有不同材料組分的油包水液滴序列，其中，油相中的兩親分子通過擴散分布在水油界面而形成單層的兩親分子膜；在液滴打印過程中，所述三軸平移裝置將所述打印針嘴定位至所述打印液池中油相液體中的預定位置，所述注射泵將對應液滴擠出到油相液體中的預定位置，實現(xiàn)液滴的空間排布，其中，一個液滴與至少另外一個相鄰的液滴接觸，在接觸位置形成兩親分子的雙分子層，實現(xiàn)液滴連接和液體封裝，形成三維圖案化的液滴堆疊結構。

2.如權利要求1所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，還包括紫外線光固化裝置，所述紫外線光固化裝置用于通過紫外線光使所述液滴堆疊結構固化交聯(lián)而形成微凝膠網(wǎng)絡。

3.如權利要求1或2所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，還包括校準平臺，所述工作液池安置在所述校準平臺上，所述校準平臺用于在液滴打印前調(diào)節(jié)和校準所述工作液池的水平位置和相對于所述打印針嘴的角度位置，測量原點位置，設定打印坐標系。

4.如權利要求1至2任一項所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，所述工作液池還包括存有清洗液的清洗液槽，在吸取不同液體之前，所述三軸平移裝置還將打印針嘴末端定位至所述清洗液槽中進行洗滌。

5.如權利要求1至2任一項所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，所述打印針嘴的末端形成尖錐狀，所述末端的外壁和內(nèi)壁經(jīng)疏水化處理。

6.如權利要求1至2任一項所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，所述原液池中的至少一個儲液槽中預先單獨存放不可凝膠化的水相液體，作為支撐液滴的原液，供被吸取以生成含有可凝膠化的水凝膠預配液的結構液滴和含有不可凝膠化的水相液體的支撐液滴，通過含有不可凝膠化液體的液滴作為支撐，可實現(xiàn)中空和懸空結構的制備。

7.如權利要求1至2任一項所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，所述打印液池通過凹槽陣列或表面潤濕性處理的方式實現(xiàn)對打印的液滴的錨定。

8.如權利要求1至2任一項所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，所述工作液池的材料選自玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的任一種。

9.如權利要求1至2任一項所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，所述油相中的兩親分子的材料選自磷脂類分子，所用的油相溶劑選自十六烷、硅油AR20，及其混合物。

10.如權利要求9所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，其特征在于，所述油相中的兩親分子的材料選自磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine)、1,2-二植烷-sn-甘油-3磷酸膽堿(DPhPC)、1,2-二油酰磷酸酯-sn-甘油-3磷酸膽堿(DOPC)、1,2-二棕櫚酰基-sn-甘油-3磷酸膽堿(DPPC)。

11.一種用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的方法，其特征在于，使用如權利要求1至10任一項所述的用于制備三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的裝置，進行三維圖案化的多材料水凝膠異質(zhì)結構的制備。