形状记忆聚合物(SMP)是智能材料的一种,能够对外界激励产生响应,主动的发生形状与功能的变化。基于SMP的4D打印技术,结合了智能材料与增材制造的优势,是复杂结构快速成型的重要方法,在航空航天、电子元器件、医疗等领域有重要应用。由于SMP优良的可降解性与生物相容性,其在生物医学领域发挥广泛作用。本文面向SMP在生物医学领域的应用,对基于SMP的4D打印血管支架开展研究。首先对4D打印SMP材料进行力学性能表征,通过热机械分析与差示扫描量热分析表征形状记忆聚合物的玻璃化转变温度及动态力学性能,通过拉伸试验、应力松弛试验和蠕变试验分析形状记忆聚合物的粘弹性行为。在此基础上,结合形状记忆聚合物本构理论分析了4D打印材料粘弹性性能。接着,本文设计了血管支架平面及三维结构,使用遗传算法进行结构优化,比较优化前后结构力学性能变化,设计圆周内不同单胞数目的血管支架模型,分析单胞数目对其力学性能的影响。接着通过有限元仿真分析了血管支架在使用中的力学性能,对血管支架进行静力学仿真,分析其支撑力及柔顺性,根据椎动脉血管环境,进行血管支架在血管中的流固耦合分析,研究其在血液中的强度及刚度,利用形状记忆聚合物粘弹性本构理论与实验数据拟合4D打印材料粘弹性参数,分析血管支架回复过程中力学性能及回复率等,对血管支架在血管中的变形过程进行仿真,分析支架支撑血管的能力。最后,制备4D打印血管支架模型,进行展开试验,分析结构单胞数目及温度对支架形状记忆性能的影响,通过血管支架在仿真血管中的变形试验,验证其撑开血管的功能,对血管支架开展压缩试验、三点弯试验,分析其基本力学性能。通过理论设计、有限元仿真、实验验证,本文所述4D打印血管支架具有合理与可行性,能够满足使用条件的力学性能要求。