具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图所示，一种热熔电流体动力学喷印三维微结构设备，其包括底座1，设置在底座上的基板2，所述基板通过升降机构3固定设置在底座上，所述底座上设有XY移动平台，所述XY移动平台上设有Z向移动平台7，所述Z向移动平台7设置有固定的喷头6，所述喷头周向设有环形加热器9，所述Z向移动平台上设有可Z向滑移的电极10。

通过热熔电流体动力学喷印三维微结构的设备，利用Z向移动平台上设置的距离固定的电极，在热熔电流体动力学喷印三维微结构过程中确保高压电源所产生电场强度的恒定，通过热熔电流体动力学喷印三维微结构的喷印方法，构建热熔电流体动力学喷印稳定性射流细化模型，确保喷印三维微结构的分辨率满足预期要求，通过每喷印一层微结构升降机构向下移动一个喷印厚度的距离，确保热熔电流体动力学喷印射流长度的一致性，从而保证了每层微结构喷印分辨率的一致性。因此本发明提供的热熔电流体动力学喷印三维微结构的设备及方法实现三维微结构高分辨率和高质量的喷印。

所述XY移动平台包括Y向滑移机构4、设置在Y向滑移机构上的X向滑移机构5，且所述X向滑移机构与所述Y向滑移机构构成滑移配合。利用Z向移动平台来实现喷头的上下移动，进而实现XYZ三轴运动。

所述Z向移动平台上设有固定夹，所述喷头可拆卸设置在所述固定夹上。

其中喷头可以采用单轴喷头或同轴喷头，根据需要进行更换，所述同轴喷头包括内喷腔62及外喷腔61，所述内喷腔与内喷嘴63连通设置，所述外喷腔与外喷嘴64连通设置，且所述内喷嘴设置在外喷嘴内侧，且与外喷嘴同轴设置，在同轴喷头外壁上套设有一层环形加热器，用于对内部溶液加热。

所述内喷腔及外喷腔的上端分别与气泵通过管路相连。

将高压电源的正极接在所述喷头上，负极接在所述电极上。

所述喷头的喷嘴向下延伸形成针管，所述针管上设有喷嘴加热器。保证在喷嘴处的溶液的温度，不至于在针管内凝固，导致堵塞。

所述升降机构包括两组分层设置的剪叉组件32及用于带动剪叉组件动作的电机31，所述剪叉组件由两个中部铰接在一起使其具有转动副的连杆组成，相邻两层的连杆之间通过具有螺纹孔的转轴铰接连接，所述电机的电机轴依次穿过转轴的螺纹孔，并与其构成螺纹配合。

控制电机的动作，来实现基板的升降，实现动态调节基板和喷头的距离，保证两者的距离恒定，从而进行每层溶液堆积，完成3D打印。

一种热熔电流体动力学喷印三维微结构的喷印方法，包括如下步骤：

(1)构建热熔电流体动力学喷印稳定性射流细化模型。热熔电流体动力学喷印射流模是一个沿着射流中心线逐渐细化的射流拉伸模型，采用微分法构建射流动力学模型，以泰勒锥顶端截面为起始面，随着射流拉伸，射流直径逐渐变细，以射流微元锥台体为研究对象，微分体受到驱动力为电场力和重力，受到的阻力黏弹力和表面张力。根据流量和射流速度点关系，得到射流的初始速度为：

式中，Q为射流流量，d₀为射流初始直径，ρ为热熔体的密度。

根据牛顿第二定律，得到第i个射流微元锥台体力学表达式：

F_gi+F_ei-F_ti-F_vi＝m_ia_i (2)

式中，F_gi为第i射流微元锥台体重力，F_ei为第i射流微元锥台体电场力，F_ti为第i射流微元锥台体表面张力，F_vi为第i射流微元锥台体黏弹力，m_i为第i射流微元锥台体质量，a_i为第i射流微元锥体台加速度。

由式(2)可知，第i单位射流微元锥台体瞬时速度为：

根据初始条件和第i个射流微元锥台体体积公式，得到射流瞬时直径为：

式中，z_i为第i射流微元锥台体高度。

根据热熔电流体动力学喷印工艺参数、泰勒锥的基本尺寸和热熔材料黏度等条件，得到热熔电流体动力学喷印稳定性射流细化模型。

(2)热熔电流体动力学喷印三维微结构设备的初始化设置。根据待喷印的三维微结构分辨率要求和热熔电流体动力学喷印稳定性射流细化模型，分别设置加热器温度、气泵压力、高压电源电压、喷印高度和基板移动速度，并调整电极与喷头之间距离。

(3)热熔电流体动力学喷印三维微结构。热熔电流体动力学三维微结构喷印采用分层制备，当一层微结构喷印完成后，升降机构向下移动一个喷印厚度的距离，接着喷印下一层的微结构喷印，依次类推，进行所有层的微结构喷印，完成三维微结构喷。

(4)在热熔电流体动力学喷印三维微结构过程中，根据热熔电流体动力学喷印射流形态的变化，采用迭代补偿喷印方法对高压电源的电压进行动态调整，使热熔电流体动力学喷印射流形态稳定在初始设置状态。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。