3D打印是一种增材制造(AM)技术,用于从三维(3D)模型数据中生成多种结构和复杂几何图形。3D打印制造技术涉及成型方法、材料和设备三个方面,经过多年的发展,已经具备了改变制造和物流流程的能力。目前,对于高分子材料主要的打印技术有熔融打印以及光固化成型,对应的材料有聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,光敏树脂等。然而,可应用于这两种打印技术的高分子材料种类有限,这极大地限制了3D打印技术在高分子材料加工领域的应用。因此,开发基于高分子溶解粘性溶液进行3D打印的新平台,对扩充3D打印的材料库,以及一些难以熔融,也不能通过光固化成型的材料加工具有重大的意义。在此背景下,本论文以溶液3D打印机为基础,天然纤维素、形状记忆聚合物以及聚氨酯为原料,优化3D打印成型工艺,以制得三维复杂可控形状结构以此满足不同领域的应用为目的,开展了以下相关研究工作:(1)基于纤维素溶液流变性质,改装熔融打印机,建立了溶液3D打印平台,成功制备了多层次孔纤维素水凝胶,预期可以在生物工程领域得到应用。研究表明:纤维素浓度、温度对纤维素溶液流变性质具有很大影响,发现纤维素浓度越高,溶液的粘度越大,且具有剪切变稀的性质;同时,温度越高,溶液的粘度越低,在挤出后越不能够保持稳定的形状。3D打印可以实现不同结构形状的纤维素样品的制备,其中打印制得的水凝胶支架具有可控的双层孔结构,预期可应用于生物组织工程领域。采用MBA对纤维素水凝胶进行交联处理可以得到力学强度与润胀性能良好的纤维素水凝胶支架。(2)基于溶液打印系统,研究了形状记忆聚合物基复合材料的溶液3D打印制造,打印制备了具有形状记忆性能的聚氨酯/纳米黏土复合材料,提升了聚氨酯形状记忆性能及力学性能。研究表明:随着含量的增加,纳米黏土在基体中逐渐产生团聚现象,不再是以剥离态存在于聚氨酯中。随着纳米黏土含量的增加,聚氨酯/纳米黏土复合材料的力学性能与热稳定性能呈现先增加后降低的趋势,且在1%达到最佳效果。通过在聚氨酯基体引入纳米黏土,材料的形状固定率有明显的提高,有效的增强了聚氨酯的形状记忆性能。(3)基于溶液打印系统,配置纳米黏土与聚氨酯的复合打印墨水,室温打印,通过酸刻蚀去除黏土后,成功制备了弹性聚氨酯泡沫,并在碳管分散液中浸渍,得到具有压阻性能的材料。研究表明孔尺寸越大,泡沫密度与模量越低;黏土含量越高,泡沫的密度与模量随之降低。纳米黏土相对含量越高,复合墨水的粘度及模量越高,同时经酸刻蚀后得到的微观孔孔径越大。随着纳米黏土相对含量的提高,压缩性能越来越好,当N-T比值为2.1:1时,泡沫拥有较好的压弹性以及良好的压缩敏感导电性能。