微液滴喷射制造技术是一种非击打式打印技术,可以将数十皮升的微液滴从微喷嘴口滴落到基板指定位置,是一种较好的适应各种耦合过程的打印方式。在组织工程中基于这种方式对细胞和具备生物性质的材料进行同步打印,使细胞或蛋白质可以精确地放置在三维水凝胶结构中,这不仅增加了空间控制支架结构的可能性,而且也增加了可生长组织类型在支架内构建的可能性。因此研究具备生物性质材料的微液滴喷射打印技术能够对组织工程提供强有力的理论基础和生物应用上的工艺指导。本文对适用于微液滴喷射材料的特性进行了研究,建立微喷过程中相对应的数学模型以及各过程的仿真模型,对影响微液滴成形的各参数作了详细分析,并通过实验得到较好质量的微液滴喷射成型滴。论文中研究主要工作如下:1.本文对微液滴喷射打印所使用的材料(海藻酸钠配置的水凝胶)提供流动类型判别依据,研究其具有的剪切粘度与稀化现象以及分析了固有特性粘度,阐明交联反应中钙离子浓度和交联温度值对其影响。确定了不同参数下海藻酸钠配置的水凝胶在微液滴喷射中浓度值的选取依据。2.在理论上研究了从微液滴形成到基板润湿铺展的过程,并建立相应的理论数学模型,求解出微液滴形成的动力学关系方程,给出了在基板上润湿铺展的耦合方程,提出微液滴相互扰动的平衡方程。并利用Mathematica对建立的模型进行了数值计算,得出微液滴速度大小、两相接触角及扰动系数等参数的变化规律,为实验的顺利进行提供宏观判断方法。3.基于数学模型理论分析,应用FLUENT的VOF方法对微液滴的形成过程以及在基板上润湿铺展的过程进行了仿真分析。分析环形压电驱动陶瓷器速度边界峰值、材料粘度和微喷嘴孔径等影响液滴成形的关键参数,结果表明微液滴的最大润湿铺展半径、最终润湿铺展半径以及平衡态时间与初始速度、两相接触角、基板表面上的粗糙度程度等因素有关。通过数值模拟分析,研究表明可以控制影响微液滴最终态的参数并得到相对应的微液滴。4.根据微液滴按需(DOD)喷射原理搭建实验台,通过实验对微液滴成形实验过程中出现的一系列状况进行分析,给出微液滴的夹断位置判断方式,并对实验中微液滴成形出现的滞留和拖丝现象总结出影响因素并给出了参考依据,研究发现主要是由于材料溶解不充分、配置过程中产生的气泡和电压幅值过大造成的,另外还研究分析主、副微液滴的形成和微液滴偏向问题。通过实验平台研究物理因素对海藻酸钠凝胶微液滴成形的影响,着重分析了驱动信号波形参数(包括波形幅值、脉冲时间、频率等)、微喷头孔径对生成的微液滴直径大小与速度的影响,并在实验中通过生成的微液滴分析讨论沉积态的变化规律。