華中農業大學黃琪琳獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉華中農業大學申請的專利一種基于酵母蛋白的增強型3D打印油墨及其3D打印性能的量化評價方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN117310134B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202311210582.1,技術領域涉及:G01N33/32;該發明授權一種基于酵母蛋白的增強型3D打印油墨及其3D打印性能的量化評價方法是由黃琪琳;孔雅秋;陳杰靈設計研發完成,并于2023-09-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于酵母蛋白的增強型3D打印油墨及其3D打印性能的量化評價方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于酵母蛋白的增強型3D打印油墨及其3D打印性能的量化評價方法。將酵母蛋白、淀粉、卡拉膠和水混合并攪拌均勻,將混合物加熱,冷卻至室溫,得到3D打印油墨。將油墨用于3D打印,研究酵母蛋白及其分子量對打印性能的影響,并評價油墨的打印精度;對油墨進行流變學和質構測試,通過主成分分析評價各測試指標的貢獻率,確定主成分;基于實際3D打印結果和PCA分析,運用線性判別分析建立打印性能(擠出性和支撐性)預測模型,并對油墨擠出性和支撐性進行判定。本發明所添加的酵母蛋白可顯著提高淀粉基油墨的3D打印性能;以K、G′、G′′和硬度四個主要指標反映油墨的擠出性和支撐性并建立預測模型,模型預測準確度高。
本發明授權一種基于酵母蛋白的增強型3D打印油墨及其3D打印性能的量化評價方法在權利要求書中公布了:1.一種3D打印油墨的3D打印性能的量化評價方法,其特征在于,包括以下步驟: (1′)對3D打印油墨進行3D打印實驗,對油墨所表現出的打印性能即打印精度進行評價,打印精度的具體計算公式為: 其中,He、Hc和Lb分別為打印樣品的邊緣高度、中心高度和長度,Hs和Ls分別為模型所設定的高度和長度,打印精度小于90%視為打印精度低,大于90%視為打印精度高; (2′)測試油墨的流變和質構性能,并通過PCA分析評價流變和質構測試指標的貢獻率,確定主成分; (3′)結合實際3D打印實驗與PCA分析結果,確定影響油墨打印性能即擠出性和支撐性的指標; (4′)通過線性判別分析建立打印性能即擠出性和支撐性預測模型,并對油墨擠出性和支撐性進行判定,量化了對油墨擠出性的和支撐性的評價方法; 步驟(2′)中,流變學和質構測試的圖形參數為: (1′′)表觀粘度測試:獲得油墨的表觀粘度隨剪切速率的變化曲線,使用冪律模型進行擬合,得到稠度系數K和流動指數n; (2′′)頻率掃描測試:獲得油墨的儲能模量G′、損耗模量G′′和復合模量G*隨角頻率的變化曲線; (3′′)質構測試:選擇全質構分析模式,P36R探頭,觸發力為5g,壓縮形變為50%;測試前速度為5mms;測試和測試后速度為1mms;兩次壓縮之間的時間間隔為5s; 步驟(3′)中,所確定的影響油墨打印性能即擠出性和支撐性的指標為K、G′、G′′和硬度; 步驟(4′)中, (1)預測模型的建立步驟為:通過3D打印實驗獲得油墨打印精度;通過流變和質構測試,得到K、G′、G′′和硬度四個指標所對應的數值,再運用線性判別分析LDA獲得模型中的不同分類參數; (2)通過LDA建立油墨擠出性和支撐性的預測模型為: Y1=0.190×G′+1.892×G′′+1.799×K+1.753×硬度-1367.382; Y2=0.225×G′+2.103×G′′+2.011×K+1.951×硬度-1719.633; Y3=0.275×G′+2.364×G′′+2.248×K+2.183×硬度-2222.247; Y4=0.315×G′+2.879×G′′+2.722×K+2.666×硬度-3226.843; 注:Y1、Y2、Y3、Y4分別為可擠出不可支撐打印精度低、可擠出可支撐打印精度低、可擠出可支撐且打印精度高、不可擠出可支撐; 步驟(4′)中,通過建立的預測模型對油墨擠出性和支撐性進行判定的具體過程為:將油墨的參數值K、G′、G′′和硬度分別帶入到四個預測模型Y1、Y2、Y3、Y4中,分別計算油墨在四個模型上的數值Y,并按照最大的模型數值對油墨進行歸類; 所述量化評價方法中3D打印油墨制備方法包括以下步驟: (a)分別稱取酵母蛋白、淀粉、卡拉膠和水,將四種物質混合并攪拌均勻,得到酵母蛋白-淀粉-卡拉膠復合物; (b)將酵母蛋白-淀粉-卡拉膠復合物于70-100℃加熱15-120分鐘,在加熱過程中不斷攪拌以確保淀粉充分糊化; (c)將混合物冷卻至室溫,得到用于3D打印的油墨。
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