[发明专利]一种具有仿生结构的生物复合材料、挤出装置及制备方法

权利要求书

1.一种具有仿生结构的生物复合材料，其特征在于，包括3D打印的复合材料预制体（12），所述复合材料预制体（12）表面开设有若干凹槽（14），所述凹槽（14）中填充有浆料（13），填充浆料后，整体烧结得到具有仿生结构的生物复合材料；所述复合材料预制体（12）由纤维增强HA基复合材料制成，所述浆料（13）为能够提高生物相容性的材料，所述浆料（13）为羟基磷灰石、聚丙烯酰胺水凝胶和壳聚糖中的一种或多种混合物；凹槽（14）的宽度为所选纤维直径的2～3倍，且所述凹槽（14）的深度与其宽度相等，所述浆料（13）的厚度为凹槽（14）深度的1/2～1/3。

2.根据权利要求1所述的一种具有仿生结构的生物复合材料，其特征在于，所述凹槽（14）在复合材料预制体（12）表面均匀设置。

3.一种用于制备权利要求1所述的具有仿生结构的生物复合材料的挤出装置，其特征在于，包括依次固定连接的雕刻尖头（3）、尖套（2）和料筒（1），所述料筒（1）中设置有阻挡层（5），所述料筒（1）被密封盖（10）密封，所述密封盖（10）上连接有进料筒（8），所述进料筒（8）一端和阻挡层（5）连通，另一端与封帽（7）螺纹连接；所述密封盖（10）上开设有加压孔（11），加压孔（11）用于与加压系统连接，用以控制阻挡层（5）内的压强；阻挡层（5）包括用于容置浆料（13）的密封筒（52），密封筒（52）一端设置有若干相互接触的扇形橡胶垫（51），在无压状态下，所有橡胶垫（51）形成一个圆形板；当橡胶垫（51）在受到气体压强后，扇形橡胶垫（51）向气体流通方向打开，使阻挡层（5）的第一端则呈开启状态，使密封筒（52）内的浆料（13）溢出，雕刻尖头（3）为中空结构，和料筒（1）以及尖套（2）三者连通。

4.根据权利要求3所述的挤出装置，其特征在于，所述雕刻尖头（3）和尖套（2）通过夹持器（4）连接，所述夹持器（4）与雕刻尖头（3）紧配合。

5.根据权利要求3所述的挤出装置，其特征在于，所述雕刻尖头（3）外周面上设置有刻度。

6.根据权利要求3所述的挤出装置，其特征在于，所述阻挡层（5）两端均设置有台阶，阻挡层（5）的第一端的台阶面与料筒（1）的出口端的端面紧密接触，阻挡层（5）第二端的台阶面与垫片（9）的内壁接触配合，密封盖（10）包括密封板和固定在密封板上的凸模，密封盖（10）的凸模外壁与阻挡层（5）的内壁接触配合。

7.一种基于权利要求3所述的挤出装置的具有仿生结构的生物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将挤出装置与3D打印设备的电机和控制系统连接；

步骤2、打开封帽（7），将浆料（13）通过进料筒（8）注入阻挡层（5）中，并拧紧封帽（7）；

步骤3、根据生物复合材料的三维结构中的凹槽尺寸，将所设计好的生物复合材料中的凹槽的位置和尺寸录入3D打印设备的控制系统中；

步骤4、调试好加压系统中输出气体的速率，将加压系统和加压孔（11）连接；3D打印控制系统生成路径，挤出装置在3D打印系统的控制下运动；使雕刻尖头（3）在复合材料预制体（12）的上表面雕刻出凹槽（14），同时在凹槽（14）中注入浆料（13）；

步骤5、将3D打印完成后的复合材料预制体（12）进行整体烧结，得到具有仿生结构的生物复合材料。