双光子聚合加工均匀木堆结构方法的研究

由于双光子聚合所具有的纳米级加工分辨率以及真三维制造能力,被广泛应用于微米纳米制造领域。利用双光子聚合加工的三维木堆结构是实现生物支架、光子晶体、超材料等功能器件的重要途径之一。但是加工结构在经过后处理之后产生的不均匀收缩成为获得高质量木堆结构的重要阻碍,严重时会导致失去其结构的功能性。为了实现木堆结构的均匀性加工,提出一种通过降低加工结构与基底附着力的方法,来实现均匀木堆结构的加工。此外,采用Ormocomp光敏材料以及双光子聚合加工技术,对基底高附着力和低附着力的木堆结构分别进行了加工。通过对加工所得木堆结构的各层尺寸的测量,验证了所提出方法的有效性。

木堆结构三维光子晶体带隙特性

基于平面波展开法研究木堆结构三维光子晶体带隙特性。用硅材料构成木堆结构三维光子晶体,改变结构中木条的宽度和长度,得到当木堆条宽度为5μm,高度为7μm时形成的带隙结构较宽,在0.2899—0.3804Hz,带隙宽度为0.0905Hz。改变构成木堆结构三维光子晶体的材料,得到锗材料构成木堆结构三维光子晶体带隙结构在0.2585—0.3500Hz,带隙宽度为0.0915Hz,带隙相比硅材料和碳化硅材料较宽。研究结论为三维光子晶体的制备提供参考。

聚合物木堆微结构制备的研究

提出一种新的、成本低廉的方法制备大面积聚合物两层木堆结构。首先分别对刻槽硅片模板进行亲水和疏水表面处理,以形成表面自由能不同的表面。将两块表面能不同的模板微条纹垂直对齐后紧压形成微通道三维网状结构,再利用毛细管作用力分别将甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、苯乙烯等三种聚合物的预聚体渗透到微通道内,固化成型后冷却脱模,得到两层木堆结构。该聚合物木堆结构从低表面能模板脱离,附着于高表面能模板上。扫描电镜结果分析表明:用苯乙烯预聚体可以得到结构完整、不变形卷曲的两层木堆微结构,且层间无多余粘连层。

3D打印β-TCP/HA/PLA骨移植支架材料的研究

目的 制备个性化的3D打印骨移植支架修复材料,以满足骨缺损患者的需求.方法 运用计算机软件CAD设计出三维木堆结构的模型图,通过三维气浮运动平台,使用3D打印方法模拟出三维木堆结构的复合β-磷酸三钙（β-TCP）、羟基磷灰石（HA）和聚乳酸（PLA）材料的支架.再对支架材料进行抽真空热处理,X射线能谱仪检测其氯仿残留量,扫描电镜观察支架材料的表面形貌,最后用噻唑蓝（MTT）法检测支架材料对人SV40转染成骨细胞hFOB1.19的毒性.结果 当打印浆料的挤出气压在137.9～413.7kPa内,可打印出β-TCP/HA/PLA三维骨移植支架材料.成型后的三维骨移植支架材料经90℃保温抽真空处理及150℃热处理后能消除其中的氯仿;材料表面粗糙,拥有表面细孔和内部连通的微孔;其同hFOB1.19细胞共培养7d,细胞毒性等级为0级.结论 本研究制备的3D打印β-TCP/HA/PLA骨移植支架材料表面粗糙而具有通孔,利于成骨细胞的培养,且骨诱导作用明显,体现出3D打印在制备骨移植多孔材料上拥有很大的优势和发展前景.