国家十四五规划中将先进结构与复合材料列为重点研发领域,使其成为当前材料科学发展的重要方向。与传统金属材料相比,碳纤维增强聚乳酸树脂基复合材料具有高力学强度、高模量、耐高温等优异特性,同时也具有良好的生物相容性,并被广泛的应用于航空航天、船舶车辆、生物医疗、国防军事等领域内。然而,伴随着应用领域的发展,对产品的要求也不断地提升,碳纤维增强聚乳酸树脂复合材料面临轻质、高强、高韧等多种功能同步提升技术瓶颈。自然界中雕鸮翼羽通过羽轴和羽枝变角度排列形式,使其具有轻质高强的力学特性。本论文以雕鸮翼羽为生物模本,基于其微观排列结构特征,建立仿生羽毛排列结构模型,指导连续型碳纤维增强聚乳酸树脂复合材料的结构设计。以聚乳酸树脂为基体材料,以连续型碳纤维为增强相,以纳米级二氧化硅颗粒为添加剂,通过采用单挤入口单喷头挤出打印技术优化升级的熔融堆积式3D打印机,成功3D打印制备出具有仿羽毛定向排列结构的连续型碳纤维增强聚乳酸树脂复合材料,实现了碳纤维与聚乳酸树脂一体化成型以及碳纤维高精度可控仿生变角度定向结构排布,开展集结构-材料-功能一体化的仿生结构复合材料设计与制备研究,并揭示了仿生羽毛定向排列结构对复合材料力学性能影响与增强机理,实现连续型碳纤维仿生定向排布增强树脂复合材料3D打印制备,解决了复合材料轻质、高强、高韧等多种功能难以共同提升的的瓶颈难题。本文主要的研究结论如下:（1）以雕鸮翼羽为生物模本,以雕鸮翼羽羽轴结构和羽枝结构变角度排列方式为结构设计基础,简化并提取仿生羽毛排列结构模型,实现连续型碳纤维增强树脂复合材料的结构设计。（2）搭建连续型碳纤维与聚乳酸单挤入口、单喷头挤出技术改造熔融堆积式3D打印机,修改了打印程序以及打印参数并优化了打印机的控制系统、运动系统、送料机构、打印喷头装置之间的配合,实现连续型碳纤维与聚乳酸树脂的一体化挤出成型;（3）以聚乳酸树脂材料作为基体材料,以连续型碳纤维作为增强相,通过纤维树脂一体化成型的熔融堆积式3D打印机,成功3D打印出具有良好力学性能的仿生结构连续型碳纤维增强聚乳酸树脂复合材料,揭示连续型碳纤维仿生结构对力学性能的影响及增强机理,验证了仿生结构设计的可行性。（4）3D打印仿生结构连续型碳纤维增强二氧化硅/聚乳酸树脂复合材料及力学特性分析。制备出一系列二氧化硅颗粒增强聚乳酸树脂复合材料,1wt.%的二氧化硅颗粒具有最优增强作用。以1wt.%二氧化硅/聚乳酸树脂为基体,3D打印仿生结构连续型碳纤维增强二氧化硅/聚乳酸树脂复合材料,研究仿生结构设计对复合材料力学强度的影响。