[发明专利]一种锌或锌合金或其复合材料组织工程支架的制备方法

摘要

一种锌或锌合金或其复合材料组织工程支架的制备方法。本发明结合3D打印技术、翻模铸造、空气压缩渗流法设计制备多孔锌或锌合金或其复合材料组织工程支架。该方法解决了目前3D打印无法直接制备锌或锌合金或其复合材料多孔支架的问题，间接实现锌及锌合金等低熔点、低沸点、高温挥发性强合金的3D打印制造。具体步骤如下：1)P函数设计孔隙参数，UG建模得到STL数据。2)导入3D打印机对应软件，打印得到聚乳酸支架。3)灌注配制好的石膏、盐复合浆料,干燥烧结，得到翻模体。4)贯通翻模体孔径，修整表面。5)采用空气压缩渗流法在翻模体中渗流熔融金属液。6)超声清洗掉盐、石膏翻模。得到多孔锌或锌合金或其复合材料组织工程支架。

主权项

1.一种锌或锌合金或其复合材料组织工程支架的制备方法，其特征在于：所述组织工程支架制备方法是利用3D打印技术制备聚乳酸模型，灌注石膏、盐浆料制备翻模体，结合空气压缩流法将熔融的锌或锌合金或其复合材料浇铸进入翻模体，清洗后得到多孔锌或锌合金或其复合材料组织工程支架，该制备工艺能够间接实现锌或锌合金低熔点、低沸点、高挥发性合金的3D打印制造，同时支架孔结构单体为p函数模拟计算得到的光滑表面单元，通过改变P函数：A＝cos(x)+cos(y)+cos(z)+C中参数C的取值进而来控制锌或锌合金或其复合材料组织工程支架体的孔隙率范围在35％～64％，孔径尺寸范围在240um～1174um；/n具体制备步骤如下：/n1)通过控制p函数：A＝cos(x)+cos(y)+cos(z)+C)中参量C的值来控制模型孔径尺寸和孔隙率，其中x、y、z为组成三维曲面的三个变量，C用于控制x、y、z的值进而控制由x、y、z所组成的曲面的形状，达到控制单位体孔隙率和孔径尺寸的目的，由此拟合计算出的单位体过度面平滑，无明显棱角；通过单位体在UG中的规则垛叠、合并、切割，得到多孔支架体模型；/n2)将步骤1)设计好的支架体模型导入FDM 3D打印机对应切片软件，得到打印机识别格式文件；设置好打印参数后输入打印机制备聚乳酸多孔支架体；得到支架体后，去底座，采用3D打印聚乳酸专用抛光液对支架体修整处理3s～5s，去除孔内打印残留细线毛刺，得到表面质量好、孔内壁通透光滑的聚乳酸多孔支架体；/n3)配制石膏、盐灌注浆料，具体质量百分比例为：20％～40％NaCl，30％～40％熟石膏，其余为水，强力搅拌均匀；将步骤2)获得的聚乳酸多孔支架体浸入配好的浆料中，将放有聚乳酸多孔支架体和浆料的容器敞口放入80℃～100℃的真空干燥箱中负压保温48h～72h脱去浆料中气泡，同时利用负压将浆料压入细小孔隙，使得浆料良好充型；48h～72h后浆料呈现半固态，将聚乳酸多孔支架体取出，修整外形，去除外部多余半固态浆料；50℃～60℃热风吹干聚乳酸多孔支架体外表面，得到灌注好石膏、盐混合浆料的聚乳酸支架复合体；/n4)将步骤3)中灌注好石膏、盐混合浆料的聚乳酸支架复合体放入马弗炉中，560℃～650℃保温6h～10h，升温速率为2℃/min～5℃/min；随炉冷却至80℃～100℃开炉空冷，得到去除了聚乳酸支架体的石膏、盐翻模体；对翻模体表面进行修整，对连接孔洞进行疏通，得到表面质量高，孔洞形态完整，连接质量好的精修翻模体；/n5)将步骤4)获得的精修翻模体放入渗流模具，将模具放入330℃～370℃马弗炉中保温，同时，将纯锌或锌合金或其复合材料在氮气气氛中加热至530℃～600℃熔融后保温1h～2h；将放有石膏、盐翻模体的模具取出，迅速将熔融金属液浇铸到模具中，盖上密封盖，通入500kPa～1300kPa高压氮气，保压3min～5min；冷却脱模得到含有石膏、盐翻模体的锌或锌合金或其复合材料支架复合体；/n6)将步骤5)中得到的含有石膏、盐翻模体的锌或锌合金或其复合材料支架复合体在强力超声环境中利用高压去离子水流清洗溶解掉锌或锌合金或其复合材料中间的石膏、盐复合翻模体；利用0.1mol/LAgNO₃溶液检测清洗液中Cl^-离子是否除净，无沉淀后，对支架体进行酒精脱水干燥，得到精确复制的多孔纯锌或锌合金或其复合材料组织工程支架。/n