影响凝胶打印成型的参数有许多,主要有气压、打印速度、打印高度、沉积平台温度这五个参数,其中气压这一打印参数是最重要的。气压和打印高度影响凝胶点成型,在平面上影响凝胶成型的参数是气压、打印速度、打印高度,而在垂直高度上,主要的影响因素是沉积平台的冷却温度。
点结构是凝胶打印中最基本的结构,实现精确控制凝胶点成型的位置和尺寸能够扩展凝胶打印的应用。组织工程中微点阵列在领域都有许多重要的应用。影响凝胶点成型的主要打印参数是气压、打印高度和作用时间,通过选择合适的参数数值范围能够得到精度较高的凝胶点阵列。凝胶点结构的成型过程缓慢,故本实验中不对沉积平台采取制冷降温。
采取的是气以动式的挤出成型工艺,故气压P是最重要的一个打印参数。当气压过高,会挤出大量的凝胶,在沉积平台堆积起来形成塌;而气压过低时,凝胶挤出太慢,在窒温下明胶就已经慢慢固化,导致喷头堵塞,因此气压应该有一个合适的选择范围。气压作用于凝胶的直接表现就是挤出凝胶束的断裂距离Ds (即挤出凝胶束从喷头出口到断裂点处的距离),它表征的是凝胶束的连续性能,唯有材料连续才能沉积形成整体,所以用断裂距离来间接表示凝胶打印成型的成败。依据不同压强下,挤出凝胶的断裂距离不同,通过一系列实验测定气压对凝胶打印成型的影响。
实验结果表明,凝胶束的断裂距离随着气压的增加而增加,并互增加的幅度越来越大。这是因为施加在凝胶材料表面的压力增加,而凝胶自身的粘度和重力不变(忽略压降问题),凝胶材料在喷头出口处的速度和流量的增幅也越来越大。对于凝胶点结构成型,气压参数的选择条件是驱动凝胶液滴滴下并且过程缓慢可控,故而选择的气压数值范围为3-15Kpa。对比不同温度下的实验结果,凝胶束的断裂距离有明显的不同,这是因为不同温度下凝胶材料的粘度不同,这同时也解释了实际打印过程中,较高温度下凝胶打印的气压选择值比较低温度下凝胶打印的气压选择值低的原因。
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