华中农业大学黄琪琳获国家专利权
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龙图腾网获悉华中农业大学申请的专利一种基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨及其3D打印性能的量化评价方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117310134B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311210582.1,技术领域涉及:G01N33/32;该发明授权一种基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨及其3D打印性能的量化评价方法是由黄琪琳;孔雅秋;陈杰灵设计研发完成,并于2023-09-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨及其3D打印性能的量化评价方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨及其3D打印性能的量化评价方法。将酵母蛋白、淀粉、卡拉胶和水混合并搅拌均匀,将混合物加热,冷却至室温,得到3D打印油墨。将油墨用于3D打印,研究酵母蛋白及其分子量对打印性能的影响,并评价油墨的打印精度;对油墨进行流变学和质构测试,通过主成分分析评价各测试指标的贡献率,确定主成分;基于实际3D打印结果和PCA分析,运用线性判别分析建立打印性能(挤出性和支撑性)预测模型,并对油墨挤出性和支撑性进行判定。本发明所添加的酵母蛋白可显著提高淀粉基油墨的3D打印性能;以K、G′、G′′和硬度四个主要指标反映油墨的挤出性和支撑性并建立预测模型,模型预测准确度高。
本发明授权一种基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨及其3D打印性能的量化评价方法在权利要求书中公布了:1.一种3D打印油墨的3D打印性能的量化评价方法,其特征在于,包括以下步骤: (1′)对3D打印油墨进行3D打印实验,对油墨所表现出的打印性能即打印精度进行评价,打印精度的具体计算公式为: 其中,He、Hc和Lb分别为打印样品的边缘高度、中心高度和长度,Hs和Ls分别为模型所设定的高度和长度,打印精度小于90%视为打印精度低,大于90%视为打印精度高; (2′)测试油墨的流变和质构性能,并通过PCA分析评价流变和质构测试指标的贡献率,确定主成分; (3′)结合实际3D打印实验与PCA分析结果,确定影响油墨打印性能即挤出性和支撑性的指标; (4′)通过线性判别分析建立打印性能即挤出性和支撑性预测模型,并对油墨挤出性和支撑性进行判定,量化了对油墨挤出性的和支撑性的评价方法; 步骤(2′)中,流变学和质构测试的图形参数为: (1′′)表观粘度测试:获得油墨的表观粘度随剪切速率的变化曲线,使用幂律模型进行拟合,得到稠度系数K和流动指数n; (2′′)频率扫描测试:获得油墨的储能模量G′、损耗模量G′′和复合模量G*随角频率的变化曲线; (3′′)质构测试:选择全质构分析模式,P36R探头,触发力为5g,压缩形变为50%;测试前速度为5mms;测试和测试后速度为1mms;两次压缩之间的时间间隔为5s; 步骤(3′)中,所确定的影响油墨打印性能即挤出性和支撑性的指标为K、G′、G′′和硬度; 步骤(4′)中, (1)预测模型的建立步骤为:通过3D打印实验获得油墨打印精度;通过流变和质构测试,得到K、G′、G′′和硬度四个指标所对应的数值,再运用线性判别分析LDA获得模型中的不同分类参数; (2)通过LDA建立油墨挤出性和支撑性的预测模型为: 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分别为可挤出不可支撑打印精度低、可挤出可支撑打印精度低、可挤出可支撑且打印精度高、不可挤出可支撑; 步骤(4′)中,通过建立的预测模型对油墨挤出性和支撑性进行判定的具体过程为:将油墨的参数值K、G′、G′′和硬度分别带入到四个预测模型Y1、Y2、Y3、Y4中,分别计算油墨在四个模型上的数值Y,并按照最大的模型数值对油墨进行归类; 所述量化评价方法中3D打印油墨制备方法包括以下步骤: (a)分别称取酵母蛋白、淀粉、卡拉胶和水,将四种物质混合并搅拌均匀,得到酵母蛋白-淀粉-卡拉胶复合物; (b)将酵母蛋白-淀粉-卡拉胶复合物于70-100℃加热15-120分钟,在加热过程中不断搅拌以确保淀粉充分糊化; (c)将混合物冷却至室温,得到用于3D打印的油墨。
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