生物玻璃陶瓷骨支架的光固化成形工藝與過(guò)固化研究

陶瓷因其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐磨損性等性能,在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、電工電子等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用

。生物玻璃陶瓷作為兼具生物活性和生物相容性的陶瓷材料,在骨支架修復(fù)領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。隨著科學(xué)進(jìn)步的不斷發(fā)展,對(duì)生物玻璃陶瓷骨支架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也提出了更高的要求。然而,粉末壓制法、氣體發(fā)泡法、冷凍干燥法和溶膠-凝膠法等

傳統(tǒng)的陶瓷成形方法大多需要事先準(zhǔn)備模具,制造周期長(zhǎng),難以滿(mǎn)足對(duì)個(gè)性化、高精度多孔結(jié)構(gòu)骨支架的需求

。

隨著3D打印在陶瓷材料中的不斷應(yīng)用,能夠快速制備多孔結(jié)構(gòu)陶瓷樣件的數(shù)字光處理技術(shù)(DLP)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,并已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和航空航天工業(yè)等領(lǐng)域

。與選擇性激光燒結(jié)和直寫(xiě)技術(shù)等相比,DLP在制備多孔陶瓷支架上具有更高的成形精度和結(jié)構(gòu)可控性,但在制造過(guò)程中由于光散射、光疊加等因素造成支架的過(guò)固化問(wèn)題仍難以解決

。Lasgorceix等

和Hua等

的研究表明,由于陶瓷漿料中光散射效應(yīng)的存在,在陶瓷漿料固化過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)微孔結(jié)構(gòu)的完整精確成形。Park等

的研究表明,因光疊加引起的光強(qiáng)分布不均勻?qū)⒂绊懗尚渭木取imaye等

建立了純樹(shù)脂光累積固化模型,表明當(dāng)前固化層在固化過(guò)程中會(huì)對(duì)已固化層產(chǎn)生影響。因此,控制并減小光固化過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)固化的問(wèn)題是DLP制備高精度多孔支架的一大難點(diǎn)。近年來(lái),DLP成形精度的研究主要集中在陶瓷漿料添加輔助助劑或改變陶瓷顆粒表面光學(xué)特性來(lái)優(yōu)化陶瓷漿料對(duì)紫外光的吸收和散射效應(yīng)

,鮮有學(xué)者考慮不同截面特性下光疊加效應(yīng)及分層過(guò)程中疊加層厚對(duì)成形精度的影響,且對(duì)陶瓷成形過(guò)程中過(guò)固化現(xiàn)象系統(tǒng)性的研究鮮有報(bào)道。

本文提出基于“孔-面-體”3個(gè)層面對(duì)生物玻璃陶瓷成形工藝和過(guò)固化現(xiàn)象進(jìn)行分析,制備了多種石墨濃度的生物陶瓷漿料,探討了“孔-面-體”3者的光固化特性,分析了“孔-面-體”3個(gè)層面分別產(chǎn)生過(guò)固化的原因,并提出了多孔結(jié)構(gòu)橫向補(bǔ)償模型。

1 材料與方法

1.1 研究方案

本研究通過(guò)對(duì)多孔體結(jié)構(gòu)樣件的構(gòu)成進(jìn)行逆向分析,如圖1所示,多個(gè)不同截面的面結(jié)構(gòu)形成體,且截面的面孔隙率變化曲線(xiàn)如圖2所示,面又可視為多個(gè)不同形狀的孔結(jié)構(gòu)的組合。因此,本研究通過(guò)探究“孔-面-體”3個(gè)層面的固化特性和過(guò)固化現(xiàn)象,分析引起過(guò)固化的原因并建立橫向補(bǔ)償模型,以達(dá)到控制多孔件精度的目的。

通過(guò)總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)單元教學(xué)課具有以下特色：1.注重創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，從生活實(shí)際或數(shù)學(xué)內(nèi)部提出問(wèn)題，體現(xiàn)學(xué)習(xí)新知識(shí)的必要性。2.注重抽取分式概念的基本要素，讓學(xué)生經(jīng)歷分式概念的建構(gòu)過(guò)程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)抽象概括能力。3.注重溫故知新，借助類(lèi)比的方法，構(gòu)建分式內(nèi)容的整體框架。4.注重設(shè)計(jì)各類(lèi)活動(dòng)，拓展數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式，展示分式內(nèi)容的學(xué)習(xí)成效。5.注重?cái)?shù)學(xué)思想方法的滲透，依托類(lèi)比與轉(zhuǎn)化，解決新知識(shí)的學(xué)習(xí)方法問(wèn)題。6.注重反思與總結(jié)，從數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程與活動(dòng)中撈足“油水”，積累豐富的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

1.2 AP 40 mod生物玻璃陶瓷漿料的制備

很自然地，我們猜測(cè)a=b時(shí)，矩形線(xiàn)圈具有最大的均勻磁場(chǎng)范圍。為了進(jìn)一步證明這個(gè)結(jié)論，我們計(jì)算了不同a/b情況下，矩形線(xiàn)圈在周?chē)臻g中均勻磁場(chǎng)的體積，結(jié)果如圖(4)所示?？梢钥吹诫S著a從0.2增到到0.5，均勻磁場(chǎng)的相對(duì)體積逐漸增大，在a=b=0.5的時(shí)候達(dá)到最大值。這就是說(shuō)，如果我們需要利用矩形線(xiàn)圈產(chǎn)生一個(gè)均勻磁場(chǎng)，那么保證原材料量不變的前提下(周長(zhǎng)不變)，最佳的方式是將其制作成正方形線(xiàn)圈。

圖4為曝光時(shí)間4.0 s時(shí)3種石墨濃度漿料單孔樣件對(duì)應(yīng)的三維形貌。由圖4(a)可看出,0%石墨的單孔樣件固化較均勻,形貌圓潤(rùn),固化深度為(96.49±3.05) μm。0.3%和0.6%石墨的單孔樣件,呈現(xiàn)部分區(qū)域固化不均勻,如圖4(b)和圖4(c)白色箭頭所示,與0%石墨相比固化深度顯著減小,分別減小至(61.66±2.60) μm和(46.42±2.24) μm。添加石墨后的過(guò)固化值得到有效抑制,隨石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0%增加至0.6%,單孔樣件的過(guò)固化值從(71.56±3.57) μm減小至(23.38±6.08) μm。

采用德國(guó)聯(lián)邦材料研究與檢測(cè)研究所提供的生物玻璃陶瓷AP 40 mod(

=19.88 μm)作為粉體,其占陶瓷漿料的體積分?jǐn)?shù)為40%。采用3羥甲基丙烷3丙烯酸酯(TMPTA)和1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)構(gòu)成樹(shù)脂溶液,體積比為1∶1。采用迪高685(TEGO 685)作為分散劑穩(wěn)定分散粉體顆粒并有效降低陶瓷漿料的濃度,其占粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%。采用雙2,4,6-3甲基苯甲酰苯基氧化膦(819)作為光引發(fā)劑,引發(fā)單體間的光聚合反應(yīng),其占樹(shù)脂混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。采用占樹(shù)脂混合溶液不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(

=0%,0.3%,0.6%)的石墨作為改善精度的添加劑

。將樹(shù)脂溶液、陶瓷粉體、分散劑、光引發(fā)劑和3種含量的石墨分別混合并在球磨機(jī)中以800 r/min的速度球磨8 h,不同石墨濃度的陶瓷漿料制備完成。

1.3 樣件的制備與表征

圖7為不同孔形狀的單層面結(jié)構(gòu)樣件在4.0 s曝光時(shí)間和0.3%石墨的工藝參數(shù)下過(guò)固化評(píng)估,三角形的過(guò)固化值最大,達(dá)(58.41±1.75)%,正方形的過(guò)固化值其次為(56.33±3.51)%,最小為圓形的過(guò)固化值(50.51±1.53)%。對(duì)于有角規(guī)則內(nèi)孔圖形的過(guò)固化而言,測(cè)量其邊長(zhǎng)難以準(zhǔn)確評(píng)估,因此本研究使用面積進(jìn)行衡量,其過(guò)固化值為過(guò)固化面積(見(jiàn)圖7(c)、(f)、(i)中紅色區(qū)域)與三維模型面積的比值。對(duì)圖7進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)棱角的存在更容易造成過(guò)固化,且過(guò)固化的程度隨棱角的減小而增大。影響單層面結(jié)構(gòu)固化的另一個(gè)因素即為孔結(jié)構(gòu)的形狀。如表1所示,孔結(jié)構(gòu)形狀的改變對(duì)單層面結(jié)構(gòu)固化深度無(wú)明顯的影響,因此可認(rèn)為與孔結(jié)構(gòu)形狀相比,孔隙率參數(shù)對(duì)單層面結(jié)構(gòu)樣件的固化深度起著更關(guān)鍵的作用。

由圖6(b)可知,孔結(jié)構(gòu)為500 μm的三維支架最大面孔隙率為85.94%,此時(shí)單層面結(jié)構(gòu)固化深度最小,對(duì)應(yīng)的理論固化深度為61.01 μm,實(shí)際測(cè)得固化深度為(60.5±3.3) μm,與理論吻合。為保證相鄰兩層之間連接,要求成形過(guò)程中實(shí)際分層層厚小于單層固化深度,因此重疊層厚5 μm、10 μm和15 μm在多孔樣件成形過(guò)程中對(duì)應(yīng)的實(shí)際分層層厚分別為55 μm、50 μm和45 μm。

2013年，水文局認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹黨的十八大及十八屆三中全會(huì)精神，扎實(shí)開(kāi)展黨的群眾路線(xiàn)教育實(shí)踐活動(dòng)，緊密?chē)@水利中心工作，積極踐行“大水文”發(fā)展理念，切實(shí)推進(jìn)水文行業(yè)管理和各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作，特別是在做好服務(wù)防汛抗旱減災(zāi)和水資源管理等方面取得了一些成效，主要包括以下幾個(gè)方面：

單層面結(jié)構(gòu)樣件的設(shè)計(jì)尺寸為3.2 mm×3.2 mm,曝光時(shí)間為4.0 s。研究面孔隙率對(duì)固化特性影響采用直徑為500 μm的圓孔,單層面結(jié)構(gòu)樣件的面孔隙率分別為0%、1.92%、7.67%、17.25%、30.66%、47.91%和68.99%。研究面孔隙形狀對(duì)固化特性的影響采用內(nèi)孔形狀依次為圓(直徑500 μm)、正方形(邊長(zhǎng)440 μm)和正三角形(邊長(zhǎng)670 μm)的單層面結(jié)構(gòu)樣件,內(nèi)孔的面積基本一致,面孔隙率約為30%。采用光學(xué)影像測(cè)量?jī)x(三豐,日本)測(cè)量和分析固化后的樣件孔結(jié)構(gòu)過(guò)固化值,采用測(cè)厚儀(三量,中國(guó))測(cè)量固化深度。

以上結(jié)果表明,在同一石墨濃度和曝光工藝參數(shù)下,面結(jié)構(gòu)造成的過(guò)固化程度遠(yuǎn)大于單孔結(jié)構(gòu),且隨著面孔隙率增大過(guò)固化程度逐漸減小,尤其是0%石墨時(shí),面結(jié)構(gòu)中的孔隙容易堵塞,難以成形。這主要是由于DLP設(shè)備發(fā)出的紫外光或可見(jiàn)光單個(gè)像素點(diǎn)光照的強(qiáng)度呈現(xiàn)高斯分布,單層面結(jié)構(gòu)中的面積遠(yuǎn)大于單孔結(jié)構(gòu),光像素在相互疊加過(guò)程中,面積越大,光像素越多,疊加后光強(qiáng)也越高,且內(nèi)部光強(qiáng)大于外部光強(qiáng)

。由此可見(jiàn),面結(jié)構(gòu)的過(guò)固化除了因光散射效應(yīng)引起單孔結(jié)構(gòu)的過(guò)固化外,不同面結(jié)構(gòu)特征下的光強(qiáng)疊加進(jìn)一步增加了單層面結(jié)構(gòu)特征的過(guò)固化。

2 結(jié)果與討論

2.1 曝光時(shí)間和石墨濃度對(duì)單孔結(jié)構(gòu)固化特性影響

圖3為3種石墨濃度漿料孔樣件的過(guò)固化值和固化深度與曝光時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)圖。不同濃度石墨漿料隨曝光時(shí)間變化的擬合曲線(xiàn)均符合Beer-Lambert半對(duì)數(shù)模型

,且隨石墨濃度的增加,擬合曲線(xiàn)的斜率呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。同一石墨濃度下,隨曝光時(shí)間的增加,過(guò)固化值和固化深度不斷增加,但石墨的加入對(duì)過(guò)固化現(xiàn)象和固化深度均有抑制作用

。

海綿城市是指城市如同海綿一樣，在蓄水方面可以體現(xiàn)出良好的彈性，該理念是在2012年低碳城市論壇上首次被提出。我國(guó)古代的坡搪系統(tǒng)、三角洲的?；~(yú)搪系統(tǒng)等體現(xiàn)了人類(lèi)的生存智慧：將水作為財(cái)，就地蓄留、就地消化旱澇問(wèn)題，“海綿”的哲學(xué)即是就地調(diào)節(jié)旱澇。開(kāi)展海綿城市建設(shè)是解決目前我國(guó)城市水環(huán)境面臨的“逢雨必澇、雨停即旱”、雨水徑流污染、水資源短缺等問(wèn)題的有效涂徑。

（1）色彩管理系統(tǒng)（CMS）與數(shù)碼打樣色彩管理是CTP 系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的技術(shù)，也是用于地圖印刷質(zhì)量控制的核心。它將創(chuàng)建了顏色的色彩空間與要輸出該色的色彩空間進(jìn)行比較，使要處理的地圖文件在流程中的各個(gè)輸出端（如屏幕顯示、打樣、印刷）上顯示的顏色盡可能保持一致。因此就要在數(shù)據(jù)輸入、處理、輸出時(shí)進(jìn)行RGB 模式到CMYK 模式的轉(zhuǎn)換，由可校色的高質(zhì)量顯示器近似模擬印刷效果，打樣輸出采用國(guó)際通用的ICC 標(biāo)準(zhǔn)，配備專(zhuān)業(yè)數(shù)碼打樣軟件輸出數(shù)碼樣張，經(jīng)過(guò)色彩管理后的數(shù)碼打樣，能夠完全模擬印刷機(jī)的色彩曲線(xiàn)，輸出與印刷品感官色彩完全一樣的數(shù)碼樣張，提供客戶(hù)做印前檢查，印前可即時(shí)進(jìn)行修改，且色彩穩(wěn)定。

由此可知,同一固化參數(shù)下單孔樣件的過(guò)固化值和固化深度隨石墨濃度的增加而顯著降低,表明石墨對(duì)構(gòu)建高精度樣件具有調(diào)控作用。對(duì)單孔結(jié)構(gòu)而言,引起過(guò)固化的主要原因是陶瓷顆粒作用下紫外光或可見(jiàn)光在陶瓷漿料中的散射

。由于光散射的作用,引起孔結(jié)構(gòu)樣件固化后超過(guò)模型區(qū)域,并向孔內(nèi)部方向上產(chǎn)生過(guò)固化現(xiàn)象,影響了成形件的精度

。隨著曝光時(shí)間增加,過(guò)固化現(xiàn)象越明顯。然而,石墨的加入對(duì)過(guò)固化現(xiàn)象有明顯的抑制作用,可以作為一種陶瓷成形精度調(diào)控的添加劑

。

2.2 面孔隙率和孔隙形狀對(duì)單層面結(jié)構(gòu)固化特性影響

圖5為不同面孔隙率在曝光時(shí)間4.0 s對(duì)應(yīng)的光學(xué)影像圖,在0%石墨情況下,面孔隙率小于等于30.66%的單層面結(jié)構(gòu)樣件孔結(jié)構(gòu)完全堵塞,面孔隙率為47.91%的單層面結(jié)構(gòu)樣件僅最外部孔結(jié)構(gòu)能夠成形,直徑為(221.98±6.19) μm,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值,且內(nèi)部孔隙完全堵塞,面孔隙率為68.99%的單層樣件孔結(jié)構(gòu)雖可成形,但外部直徑遠(yuǎn)大于內(nèi)部直徑。0.3%和0.6%石墨的單層面結(jié)構(gòu)樣件均可實(shí)現(xiàn)不同面孔隙率下的孔結(jié)構(gòu)成形,但0.6%石墨對(duì)應(yīng)68.99%孔隙率樣件邊角處出現(xiàn)破損。因此,添加石墨后可有效改善橫向孔結(jié)構(gòu)成形精度,但過(guò)量的石墨容易造成高孔隙率下單層樣件的破損。綜合考慮,后文中研究面結(jié)構(gòu)孔隙形狀和體結(jié)構(gòu)成形實(shí)驗(yàn)中采用0.3%的石墨漿料。

圖6為不同石墨含量漿料在4.0 s曝光時(shí)間下過(guò)固化值和固化深度與單層面結(jié)構(gòu)孔隙率的關(guān)系曲線(xiàn)圖。0%石墨的面結(jié)構(gòu)樣件過(guò)固化值過(guò)大,造成堵孔現(xiàn)象,固化深度隨面孔隙率增加線(xiàn)性減小,從(152.8±5.0) μm減小至(112.5±2.6) μm。0.3%和0.6%石墨情況下,隨孔隙率的增大,面結(jié)構(gòu)樣件過(guò)固化值呈現(xiàn)線(xiàn)性減小的趨勢(shì),分別從(113.40±4.86) μm和(53.03±2.53) μm減小至(35.58±2.78) μm和(24.07±1.71) μm;固化深度隨面孔隙率增加也線(xiàn)性減小,分別從(81.3±3.6) μm和(53.0±4.6) μm減小至(64.3±3.5) μm和(46.8±3.2) μm。

將漿料倒入光固化打印設(shè)備的料槽中,選用4.0 s的曝光時(shí)間進(jìn)行體結(jié)構(gòu)樣件的制備。三向連通的多孔三維樣件,孔設(shè)計(jì)尺寸為500 μm,面孔隙率隨高度變化,曲線(xiàn)如圖2所示,其中面孔隙率最小為30.66%,最大為85.94%。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SU-8010,日本)觀(guān)察和分析陶瓷支架素坯層與層粘結(jié)情況和橫向孔尺寸。

單孔結(jié)構(gòu)、單層面結(jié)構(gòu)和體結(jié)構(gòu)樣件使用DLP打印機(jī)(XMAKER,中國(guó))進(jìn)行制備。將預(yù)先設(shè)計(jì)好的單孔和單層模型導(dǎo)入打印機(jī)中,然后使用少量漿料均勻涂抹于載玻片上,并放置于透明亞克力板上,待完成一次完整的單層打印過(guò)程后取下,取下后使用乙醇溶液將未固化的漿料清洗干凈。

(2)提升貧困勞動(dòng)力的技能。通過(guò)技能培訓(xùn)提高貧困地區(qū)勞動(dòng)力外出就業(yè)的技能和適應(yīng)性，增加貧困勞動(dòng)力外出就業(yè)機(jī)會(huì)、報(bào)酬率和穩(wěn)定性，是中國(guó)政府為改善貧困地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的利益邊緣化狀況、增加貧困地區(qū)農(nóng)民從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中受益的途徑而采取的一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措。政府為貧困勞動(dòng)力提供技能培訓(xùn)主要有三種途徑：一是短期的貧困勞動(dòng)力外出就業(yè)技能和適應(yīng)能力培訓(xùn)；二是貧困勞動(dòng)力職業(yè)技能培訓(xùn)；三是貧困戶(hù)子女職業(yè)學(xué)校教育培訓(xùn)。

2.3 疊加層厚對(duì)樣件固化特性影響

單孔結(jié)構(gòu)樣件的模型內(nèi)孔直徑500 μm,外圈直徑700 μm。曝光時(shí)間分別選取3.0 s、3.5 s、4.0 s、4.5 s、5.0 s、6.0 s和8.0 s。采用激光掃描共聚焦顯微鏡(OLS4000,日本)觀(guān)察并測(cè)量單孔結(jié)構(gòu)樣件在3種石墨濃度下和不同曝光時(shí)間的過(guò)固化值和固化深度,過(guò)固化值和固化深度均使用Beer-Lambert定律進(jìn)行擬合

。以三維模型半徑尺寸與成形件半徑尺寸之差衡量過(guò)固化值。

圖8為不同重疊層厚成形后多孔陶瓷素坯掃描電鏡圖。重疊層厚為5 μm時(shí),層與層之間連接不緊密,在輪廓轉(zhuǎn)換處易出現(xiàn)斷裂如圖8(b)白色箭頭所示,橫向孔結(jié)構(gòu)成形良好,孔尺寸較為均勻。重疊層厚為10 μm和15 μm時(shí),層與層之間連接緊密,粘接情況良好,橫向孔結(jié)構(gòu)均能夠?qū)崿F(xiàn)完整成形,但孔結(jié)構(gòu)尺寸不均勻,孔尺寸從外到內(nèi)明顯減小,如圖8(i)中紅色虛線(xiàn)框所示。如表2所示,隨著重疊層厚的增加,樣件橫向孔結(jié)構(gòu)過(guò)固化值由(95.52±6.22) μm增加至(118.53±16.35) μm,且成形過(guò)程造成體結(jié)構(gòu)總的過(guò)固化值遠(yuǎn)大于單層面結(jié)構(gòu)。這主要是由于素坯成形過(guò)程中當(dāng)前固化層的光對(duì)上一層已固化層造成進(jìn)一步的影響

,可見(jiàn)多孔樣件成形過(guò)程的過(guò)固化主要由光散射效應(yīng)、光疊加效應(yīng)以及層與層累積過(guò)程中當(dāng)前固化層對(duì)已固化層的影響3個(gè)因素綜合作用的結(jié)果。此外,為保證體成形過(guò)程較好地連接和較高的精度,10 μm為較理想的重疊層厚。

3 基于“孔-面-體”的橫向補(bǔ)償模型

0.3%石墨和4.0 s曝光時(shí)間下,“孔-面-體”結(jié)構(gòu)分別產(chǎn)生的過(guò)固化值如表3所示:單孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的過(guò)固化值為(43.31±5.12) μm;單層面結(jié)構(gòu)樣件中內(nèi)孔產(chǎn)生的過(guò)固化值為(82.99±7.81) μm,比單孔增加了(39.68±9.34) μm;體結(jié)構(gòu)樣件內(nèi)孔產(chǎn)生的過(guò)固化值為(102.40±8.42) μm,與單層相比僅增加了(19.41±11.48) μm。可見(jiàn),光散射效應(yīng)和光疊加效應(yīng)造成的過(guò)固化幾乎是體成形過(guò)程中層與層累積造成的過(guò)固化的兩倍,由此說(shuō)明單孔結(jié)構(gòu)中因光散射造成的過(guò)固化和單層結(jié)構(gòu)中因光疊加造成的過(guò)固化遠(yuǎn)大于體結(jié)構(gòu)中因?qū)优c層累積造成的過(guò)固化,且體結(jié)構(gòu)樣件的過(guò)固化是三者綜合作用的結(jié)果。

在此基礎(chǔ)上,就內(nèi)孔的過(guò)固化現(xiàn)象建立逆向補(bǔ)償模型

=

+2

,實(shí)際設(shè)計(jì)模型尺寸

為理想模型尺寸

和兩側(cè)過(guò)固化值

之和。以

為500 μm的三維多孔支架為例,在3%石墨和曝光時(shí)間為4.0 s的情況下,支架的最大面孔隙率85.94%對(duì)應(yīng)理論固化深度為61.01 μm,采用重疊層厚為10 μm,即選用50 μm的分層層厚,此時(shí)

=(102.40±8.42) μm,因此補(bǔ)償后模型橫向孔直徑

為704 μm,補(bǔ)償前后模型如圖9(a)和圖9(b)所示。圖9(c)～圖9(e)分別為基于橫向補(bǔ)償模型成形的陶瓷支架素坯、底面電鏡圖和側(cè)面電鏡圖,支架成形后橫向截面的孔平均直徑為(495.39±10.42) μm,僅略小于模型設(shè)計(jì)值,相鄰層連接良好。

“孔-面-體”成形過(guò)程中引起過(guò)固化現(xiàn)象的3個(gè)因素和橫向補(bǔ)償模型適用于面曝光的多孔樣件,對(duì)構(gòu)建高精度多孔骨支架具有良好的指導(dǎo)作用。然而,橫向補(bǔ)償模型具有局限性,難以適用于非均勻結(jié)構(gòu)不規(guī)則多孔骨支架的制備。

4 結(jié) 論

以新型生物活性玻璃陶瓷AP 40 mod為原料,“孔-面-體”結(jié)構(gòu)依次作為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)3個(gè)層面成形過(guò)程中過(guò)固化現(xiàn)象和工藝參數(shù)間關(guān)系的分析,逆向建立橫向補(bǔ)償模型實(shí)現(xiàn)高精度多孔樣件的制備,并得到以下結(jié)論。

云計(jì)算在處理信息的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)涉及各個(gè)行業(yè)的商業(yè)機(jī)密或相關(guān)保密單位的業(yè)務(wù)信息。因此，應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性，以降低數(shù)據(jù)丟失等突發(fā)事件所帶來(lái)的安全隱患。這類(lèi)事件影響到的不僅是用戶(hù)，更有可能是國(guó)家和社會(huì)。相關(guān)防護(hù)技術(shù)仍存在短板，所以數(shù)據(jù)處理的過(guò)程極容易給不法分子可乘之機(jī)，一旦數(shù)據(jù)被他們非法利用，將引發(fā)一系列嚴(yán)重后果。

(1)單孔結(jié)構(gòu)樣件中,過(guò)固化值和固化深度均隨曝光時(shí)間的對(duì)數(shù)增加而線(xiàn)性增加,隨石墨濃度增加而減小。

(2)單層面結(jié)構(gòu)中,過(guò)固化值和固化深度均隨孔隙率的增大線(xiàn)性減小,孔隙性狀對(duì)固化深度無(wú)明顯變化,但孔隙銳角處更容易造成過(guò)固化。

(3)在體結(jié)構(gòu)中,隨重疊層厚的增加,樣件過(guò)固化值增加,疊加層厚10 μm能夠保證較好的連接和較高的精度。

(4)在相同曝光時(shí)間和石墨濃度下,過(guò)固化程度從孔結(jié)構(gòu)-面結(jié)構(gòu)-體結(jié)構(gòu)逐漸增加,且光散射和光疊加造成的過(guò)固化程度顯著大于層累積。最后,基于“孔-面-體”制作過(guò)程過(guò)固化現(xiàn)象建立并驗(yàn)證了過(guò)固化補(bǔ)償模型,可為制備高精度的多孔骨支架提供一種新思路。

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