[发明专利]一种通过3D打印获得炭黑微观形貌放大实体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及炭黑微观形貌转化为宏观实体技术，属于研究纳米新材料微观形貌技术。 

技术背景

炭黑微观形貌一般用扫描探针显微镜或透射电镜得到，只是一张形貌图，目前还无法转化为精确的形貌实体，市场上出现的炭黑模型仅仅是根据微观形貌图或猜想画出来的，这不能避免人为主观因素。 

目前，3D 打印技术方兴未艾，在材料制备领域的应用日益广泛。Billiet T等人在Biomaterials期刊上发表的论文The 3D printing of gelatin methacrylamide cell-laden tissue-engineered constructs with high cell viability以丙烯酰胺凝胶为原料，打印出了生物组织结构。这种结构可以装载细胞，其细胞的存活率达97%，3D打印出的这种组织结构与细胞具有良好的相容性。Pati F等人在Manufacturing Letters期刊上发表的论文3D printing of cell-laden constructs for heterogeneous tissue regeneration采用了类似的方法用3D打印出了再生异构组织，其细胞的存活率也很高。但目前这种技术都只是用于打印出宏观的结构物件，还没有人提出通过宏观的方法打印出微观（纳米级）的结构，更没有将其用于打印炭黑聚集体、原生颗粒的报道。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种通过3D打印获得炭黑微观形貌放大实体的方法。针对无机材料微观炭黑原生颗粒或聚集体，通过3D打印机打印出炭黑的微观形貌，建立了炭黑形貌微观与宏观的联系，即通过3D打印技术实现了把微观进行宏观化、实体化。 

本发明通过以下技术方案来实现： 

一种通过3D打印获得炭黑微观形貌放大实体的方法，包括以下步骤:

1)获取炭黑的微观形貌图;

2)将所述微观形貌图转换成表示所述微观形貌图中各点坐标值的数据文件;

3)将步骤2)中所得的数据文件转换成绘图软件可识别的形式;

4)将步骤3)中所得的数据导入绘图软件绘制出各独立的点，然后对这些点进行实体化，获得放大的三维实体图片；

5）采用3dmax软件将步骤4中所得的三维实体图片转换成3D打印机可识别的格式；

6）开启3D打印机打印出表现炭黑微观形貌结构的放大实体。

本方法通过３Ｄ打印技术实现了炭黑微观形貌放大实体化，依靠精确的数据点来做出炭黑微观形貌图，有真实数据作为支撑，所得放大实体结构精确。 

作为可选方式，在上述方法中，所述步骤1）中的微观形貌图采用扫描探针显微镜或透射电镜得到。 

作为可选方式，在上述方法中，通过超声把炭黑分散在无水乙醇中，超声20min；然后将超声好的炭黑无水乙醇溶液滴在干净的云母片上，吹干，把云母片放入扫描探针显微镜样品室，进行扫描，得到炭黑微观形貌图。其中炭黑和无水乙醇的配合比例优选为炭黑0.1mg,无水乙醇200ml。 

作为可选方式，在上述方法中，所述步骤２）通过步骤１）中所用的微观形貌获取工具自带的软件完成，例如通过扫描探针显微镜自带软件转化为Excel数据，数据点的个数可根据图像分辨率的要求灵活选取（当数据提供得越多，图像分辨率越高），可选的数据点个数包括：64×64，128×128，256×256，512×512，1024×1024等。优选256×256个点。 

作为可选方式，在上述方法中，所述步骤３）和４）中所述绘图软件为AutoCAD。 

作为可选方式，在上述方法中，所述步骤３）具体为将每个点的各坐标值之间的空格换成逗号。具体转换方式可采用MATLAB软件，按照以下程序来进行： 

clear

clc；

mm=xlsread('dat.xlsx');

mn=size(mm);

k=1;

for i=1:1:mn(1)

      for j=1:1:mn(2)

           xx(k,:)=[mm(1,j),mm(i,1),mm(i,j)];

           k=k+1;

      end

end

xlswrite('sj.xlsx',xx)

导入数据库，得到     x₁   　y₁    z₁