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【应用】实时流变系统在生物3D打印中的应用

作者:a 来源: 日期:2018-12-03 10:11:32 人气:21 评论:0 标签:

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据《3D打印商情》了解,在一篇题为《生物聚合物3D打印过程的实时流变测量》的论文中,一组研究人员开发了一种测量生物3D打印溶液流变特性的方法。流变学是对物质流动的研究,3D打印材料的流动速度对最终物体,特别是在生物打印过程中,具有极其重要的意义。测量流变特性的典型方法是在分配材料之前使用流变仪。


  “然而,生物聚合物的流变特性取决于时间,”研究人员说,“因此,在某些加工条件下,可能会使用不准确的参数。它还影响流速的精确控制,特别是在具有快速凝胶化的生物聚合物的情况下。”


  在该论文中,研究人员提到了一个在分配过程中而不是在分配之前实时测量流变性能的系统。该系统是用于设置测量的用户界面和视觉测量系统的组合。应用图像处理方法来测量分配流体的体积。


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  研究人员解释说:将从压力传感器获得的注射器中的压力数据,与测量的体积流速结合起来,构建一条随时间变化的与压力有关的流体流量曲线。然后通过数值分析程序,确定流体材料的流变特性。数值分析结果给出了流体随时间变化的幂律指数(N).该指数可用作分配过程的流量控制参数。


  在实验中,研究人员分别使用聚合物和生物聚合物:PVA溶液和与壳聚糖混合的PVA溶液。测量装置包括流体分配系统、注射器压力测量系统、压缩空气压力调节系统和视觉测量系统。


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  在50分钟内,溶液的流变特性在混合后逐渐演变,在分配过程中被放入注射器中。研究人员发现,注射器压力的增加会增加液滴的体积。


  研究人员说:“对于不同的时间戳和记录的施加压力,我们每10分钟就用实测的流量来构建一次与压力相关的流体流量曲线--在PVA的情况下(60分钟内)进行6次实验。根据压力相关的流体流量曲线,PVA和PVA/CS的流体流动对时间变化都有显著的敏感性。根据这些结果,很明显,在流体分配过程中,迫切需要实时流变特性测量系统来识别特定时间内的流体流动行为。”


  确定了流体随时间变化的幂律指数N,其值根据流体的流变性质而显著改变。


  研究人员总结道:“它们与分配流体的实际行为相当,当它们混合并从注射器中注射后,它们会变得更粘稠(增加n)。”由此产生的N可以在未来的研究中用于实现流体的自动控制。”


  这项研究非常令人兴奋,因为它可以在未来用以大大提高3D打印部件的质量。该系统可以让你更准确地了解正在沉积的物体、在实时注射器压力,以及未来可调整的其他变量,以获得更准确的沉积。


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