赵佳伟等：电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印 ·659· 500μm 100μ. 0 500μm 200μm 图9脉冲锥射流打印模式打印微品蜡点阵列和图案 Fig.9 Dot arrays and patterns of microcrystalline wax printed using the pulsed-cone jet printing mode a (c) 30 mm 200m 2μm 图10大尺寸微尺度线栅结构模具.(a)宏观结构：(b)微观结构：(c)单线三维结构 Fig.10 Large micro-scale wire-grid structure mold:(a)macrostructure;(b)micro structure;(c)single-line three-dimensional structure 高宽比1：0.3.图10(a)、(b)、(c)分别为模具宏观 常广泛的工程应用，其中两个典型应用为组织工程 图、微结构放大图（光学显微镜）、三维结构图（体视 支架与单细胞培养板.组织工程支架是为细胞生长 显微镜). 输送营养及排泄代谢产物的三维多孔结构，理想的 4.2大高宽比微结构制造 组织工程支架必须具备可控的孔隙率、孔的大小和 大高宽比微结构是微纳制造的难点和亟待突破 孔的分布，这决定着向支架内细胞供给氧气、养分的 的技术瓶颈，电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D 效果以及组织生长形状.单细胞培养板要求每个方 打印为大高宽比微结构制造提供了一种全新的解决 格相互不干涉，细胞不会通过网格壁随意移动，从而 方案，而且其具有制造成本低、生产周期短的突出优 势.图11是打印的大高宽比微尺度“墙”结构，宽度 达到单个细胞单独培养，以便观测每个细胞不同生 50m,高度500um,高宽比达到10：1.图12是打印 长状况3-].采用电场驱动熔融喷射沉积技术，合 的大高宽比圆环结构，壁厚20um,直径20mm,高度 理控制喷射出的高分辨率细丝分布，同时，协同控制 500μm,高宽比达到25：1.打印的工艺参数：喷嘴内 针尖温度与打印基板温度，达到控制细丝固化速度， 径250m,料筒加热95℃，喷头加热100℃，喷头与 以调控细丝下垂度，能够实现高质量微尺度网格三 基板高度150μm,电压1200V. 维结构可控打印.打印材料PCL,针尖内径尺寸 4.3组织支架和网格三维结构 250μm,料筒加热95℃，针尖与底板距离150μm,基 微尺度网格三维结构在生物工程等领域具有非 板不加热，打印电压1300kV.由于组织工程支架与赵佳伟等: 电场驱动熔融喷射沉积高分辨率 3D 打印 图 9 脉冲锥射流打印模式打印微晶蜡点阵列和图案 Fig. 9 Dot arrays and patterns of microcrystalline wax printed using the pulsed鄄cone jet printing mode 图 10 大尺寸微尺度线栅结构模具. (a) 宏观结构; (b) 微观结构; (c) 单线三维结构 Fig. 10 Large micro鄄scale wire鄄grid structure mold: (a) macrostructure; (b) micro structure; (c) single鄄line three鄄dimensional structure 高宽比 1颐 0郾 3. 图 10(a)、(b)、(c)分别为模具宏观 图、微结构放大图(光学显微镜)、三维结构图(体视 显微镜). 4郾 2 大高宽比微结构制造 大高宽比微结构是微纳制造的难点和亟待突破 的技术瓶颈,电场驱动熔融喷射沉积高分辨率 3D 打印为大高宽比微结构制造提供了一种全新的解决 方案,而且其具有制造成本低、生产周期短的突出优 势. 图 11 是打印的大高宽比微尺度“墙冶结构,宽度 50 滋m,高度500 滋m,高宽比达到10颐 1. 图12 是打印 的大高宽比圆环结构,壁厚 20 滋m,直径 20 mm,高度 500 滋m,高宽比达到 25颐 1. 打印的工艺参数:喷嘴内 径 250 滋m,料筒加热 95 益 ,喷头加热 100 益 ,喷头与 基板高度 150 滋m,电压 1200 V. 4郾 3 组织支架和网格三维结构 微尺度网格三维结构在生物工程等领域具有非 常广泛的工程应用,其中两个典型应用为组织工程 支架与单细胞培养板. 组织工程支架是为细胞生长 输送营养及排泄代谢产物的三维多孔结构,理想的 组织工程支架必须具备可控的孔隙率、孔的大小和 孔的分布,这决定着向支架内细胞供给氧气、养分的 效果以及组织生长形状. 单细胞培养板要求每个方 格相互不干涉,细胞不会通过网格壁随意移动,从而 达到单个细胞单独培养,以便观测每个细胞不同生 长状况[13鄄鄄15] . 采用电场驱动熔融喷射沉积技术,合 理控制喷射出的高分辨率细丝分布,同时,协同控制 针尖温度与打印基板温度,达到控制细丝固化速度, 以调控细丝下垂度,能够实现高质量微尺度网格三 维结构可控打印. 打印材料 PCL,针尖内径尺寸 250 滋m,料筒加热 95 益 ,针尖与底板距离 150 滋m,基 板不加热,打印电压 1300 kV. 由于组织工程支架与 ·659·