羟基磷灰石骨支架DLP成形工艺试验研究

发布时间：2023-04-01 03:57

　　羟基磷灰石(Hydroxyapatite简称HA或HAP)是一种生物相容性良好的生物陶瓷,也是一种理想的人工骨材料。为了促进人体成骨细胞粘附、增殖和分化,人工骨材料通常需要被加工成多孔骨支架植入人体。然而多孔陶瓷的传统成形方式存在较多局限性,无法成形一些结构复杂的骨支架,也无法精确控制孔隙结构的孔径、形状和分布。近年来,3D打印技术飞速发展,在多孔骨支架制造领域有巨大的应用前景和发展空间,本文通过下置式DLP光固化增材制造成形技术,研究了羟基磷灰石多孔骨支架成形工艺,研究内容如下:(1)配制一种适用于DLP 3D打印的树脂基羟基磷灰石浆料。使用光敏树脂、分散剂及陶瓷颗粒配制出固含量20-60wt%的浆料,对比各浆料在20-60℃下的流变特性,并通过倒模和投影仪成形验证了浆料的可成形性。(2)使用一台自行研制的高精度DLP陶瓷光固化打印机,针对配制出的树脂基羟基磷灰石浆料,确定和优化了一组坯体成形参数。根据打印机的成形要求,选取了固含量45wt%的浆料。研究光照强度、光照时间等参数对固化层厚的影响,拟合得到了固化层厚与曝光能量的关系,结合成形效率确定固化层厚的参数范围,最后确定坯体成形参...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
    1.1 背景
        1.1.1 骨修复研究现状
        1.1.2 人工骨材料
        1.1.3 多孔骨支架
        1.1.4 羟基磷灰石多孔支架
    1.2 多孔陶瓷的制备
        1.2.1 多孔陶瓷的常用制备方法
        1.2.2 3D打印多孔陶瓷
    1.3 研究意义和内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
第二章 羟基磷灰石浆料制备及DLP成形验证
    2.1 羟基磷灰石粉末
        2.1.1 粉末的粒径选择
        2.1.2 球磨粉末
    2.2 浆料制备及其流变性能
        2.2.1 浆料配制
        2.2.2 固含量、温度对浆料粘度的影响
    2.3 浆料光固化成形可行性分析
        2.3.1 倒模、投影仪成形预制浆料
        2.3.2 脱脂预烧结样件可行性分析
    2.4 本章总结
第三章 DLP成形参数的研究及优化
    3.1 新型DLP陶瓷打印机及其成形原理
        3.1.1 JRF-18 DLP打印机结构
        3.1.2 JRF-18 DLP打印机对比传统倒置式DLP打印机的优势
    3.2 打印参数设定
        3.2.1 光强及曝光时间
        3.2.2 层厚
        3.2.3 刮刀参数
        3.2.4 底层成形的强化参数
    3.3 坯体建模、成形及后处理
        3.3.0 设计打印模型
        3.3.1 样件后处理
        3.3.2 二次固化
    3.4 坯体成形误差分析
        3.4.1 散射与透射
        3.4.2 浆料变质
        3.4.3 坯体后处理损耗
        3.4.4 成形膜老化
    3.5 本章总结
第四章 脱脂烧结的参数优化及性能表征
    4.1 脱脂
        4.1.1 热重/差示扫描量热法分析
        4.1.2 脱脂曲线
    4.2 烧结工艺
        4.2.1 烧结气氛
        4.2.2 烧结温度
    4.3 烧结样件表征
        4.3.1 收缩率、致密度、及显微硬度
        4.3.2 抗弯抗压强度
        4.3.3 XRD成分分析
        4.3.4 SEM微观形貌
        4.3.5 工业CT
    4.4 本章小结
第五章 羟基磷灰石骨支架的体外细胞相容性
    5.1 实验材料及设备
    5.2 细胞形态及粘附
        5.2.1 细胞形态
        5.2.2 支架表面粘附情况
        5.2.3 支架的内部粘附情况
    5.3 细胞增殖与分化
        5.3.1 细胞增殖
        5.3.2 细胞分化
    5.4 本章小结
第六章 总结展望
    6.1 本文完成的主要工作
    6.2 本文创新性
    6.3 后期研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3776415