高壓靜電直寫技術(shù)-熔融直寫

高壓靜電直寫技術(shù)-熔融直寫

近年來(lái)，3D微納米打印技術(shù)發(fā)展迅速，通力微納在直寫成型技術(shù)方面進(jìn)行了近十年的技術(shù)開發(fā)，形成了一系列相關(guān)設(shè)備，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)直徑1微米單根纖維絲的3D打印，可以精確打印多種材料的三維微納結(jié)構(gòu)；同時(shí)還可以進(jìn)行直徑1微米的微納點(diǎn)陣的平面打印，可以打印任意平面圖形，已成功應(yīng)用于復(fù)雜微納電路的打印。

與靜電紡絲相比，高壓靜電直寫技術(shù)通過(guò)減小靜電紡絲的接收距離和工作電壓，結(jié)合精密3D運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，使帶電射流以單根接近直線的方式到達(dá)接收裝置。直寫技術(shù)可以有效控制單根纖維的沉積位置，制得直徑1-100微米直徑的單根有序纖維圖案化結(jié)構(gòu)。直寫技術(shù)制備的纖維直徑雖然是靜電紡絲的10倍~100倍，但靜電紡絲無(wú)法精確控制纖維的排布形式，熔融直寫和近場(chǎng)紡絲都能根據(jù)預(yù)設(shè)的各種圖形打出理想結(jié)構(gòu)的材料。另外，熔融直寫不使用任何溶劑，沒有溶劑殘留，特別適合制備生物材料。

高壓靜電直寫設(shè)備包含：高壓電源、高溫噴頭、精密熔體推動(dòng)裝置或微量泵、高精度3D運(yùn)動(dòng)平臺(tái)或旋轉(zhuǎn)收集裝置、軟件控制系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)等。

靜電直寫與靜電紡絲的區(qū)別：

	靜電直寫技術(shù)	靜電紡絲技術(shù)
原材料	熔體或溶液	以聚合物溶液為基礎(chǔ)的各種材料
制成的材料	幾何堆積，3D或2D的圖案化立體結(jié)構(gòu)	平整的膜狀材料
纖維尺寸	1-數(shù)十微米直徑的點(diǎn)、線組合	20-1000nm的纖維呈雜亂或有序排布的膜狀結(jié)構(gòu)
使用電壓	1KV~10KV	10KV~100KV
接收距離	<1cm	8-20cm
產(chǎn)品尺寸	通常為<10cm×<10cm平面結(jié)構(gòu) 或邊長(zhǎng)<10cm的3D結(jié)構(gòu)	任意尺寸的膜材料
環(huán)境友好	熔融直寫不使用溶劑	使用一定的有機(jī)溶劑

高壓靜電直寫成型技術(shù)的特點(diǎn)：

l 使用材料：流體。1.熔點(diǎn)低于400℃的材料，熔融狀態(tài)下流動(dòng)性好。2.具有一定粘度的溶液。

l 最小分辨率：1微米

l 應(yīng)用范圍：生物組織工程、人造器官、血管、微納電路、精密器件、電極材料、光學(xué)器件、傳感器、微流體器件等。

l 成本低，操作簡(jiǎn)單。

l 原料來(lái)源廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域可無(wú)限擴(kuò)展。

熔融靜電直寫技術(shù)

熔融直寫技術(shù)可簡(jiǎn)單有效的制備直徑1-100微米的單根纖維絲，并能有效地控制纖維的沉積位置，多次逐層堆積制備出微納結(jié)構(gòu)的三維物品。與傳統(tǒng)的熔融沉積技術(shù)相比，由于電場(chǎng)力的拉伸和牽引作用，熔融靜電直寫技術(shù)能制備出直徑小于針頭直徑的纖維，最近，通力微納的工程師通過(guò)設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的針頭，甚至實(shí)現(xiàn)了1微米左右的纖維的直寫。

通常，熔融靜電直寫中，接收距離只有不到1厘米，這是為了接收泰勒錐的直線運(yùn)動(dòng)部分的纖維，盡管如此，當(dāng)纖維落到接收板的時(shí)候，仍然還是有一定的鞕動(dòng)，難以收集到堆積整齊的直線和預(yù)設(shè)的曲線。通力微納的工程師通過(guò)大量的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了纖維運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)計(jì)了高精度3D運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和專用控制軟件，控制纖維的運(yùn)動(dòng)，精確制備了多層（超過(guò)100層）精密堆積的3D結(jié)構(gòu)的材料。

熔融靜電直寫技術(shù)制備的纖維，無(wú)溶劑殘留，形貌良好，表面光滑，無(wú)間斷，原材料來(lái)源廣泛，實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)線狀材料的精確打印，現(xiàn)已可以打印預(yù)設(shè)的直線、曲線，逐層排布整齊，是制備三維微納結(jié)構(gòu)的一種主要技術(shù)。

熔融直寫技術(shù)由于可以制備復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)，且圖案分辨率高，工藝簡(jiǎn)單，不使用溶劑、無(wú)污染，現(xiàn)已逐漸成為制備微流體器件的優(yōu)勢(shì)技術(shù)。

根據(jù)文獻(xiàn)和客戶反饋，在組織工程支架方面，高壓靜電直寫技術(shù)已經(jīng)成功制備了各種組織工程支架，如血管組織支架、骨組織工程支架、軟骨組織工程支架、心臟組織工程支架、皮膚組織工程支架、牙周組織工程支架、微流道支架。高壓靜電直寫技術(shù)制備的纖維直徑和支架孔徑都分別在1~50微米和200~400微米之間，符合細(xì)胞的生長(zhǎng)條件，在組織工程中擁有廣闊的發(fā)展前景。

相關(guān)設(shè)備，參閱http://www.liuxiquan.com/product-3-6.html

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