随着3D打印技术的普及和快速发展,作为仿生制造平台的生物3D打印机逐渐被开发出来,用于制备具有生物结构和功能的构件。水凝胶由于具有良好的生物性能和机械性能而被作为生物3D打印的原材料广泛使用,但是现有的生物3D系统大多只能使用单一的材料进行制造,很难实现材料的空间组分连续变化分布。而生物体的组分大都不是均匀的,而是复杂的梯度变化,正是通过这种复杂的梯度设计,生物材料才具备了各向异性的性能增强以及复杂的三维变形能力。目前单组分结构的3D打印远远无法满足生物领域的功能需求,因此研究能实现制备复合水凝胶的3D打印方式,通过改变材料组分的分布或者结构特征的分布,制备多功能梯度材料（FGMs）在组织工程和生物医药等领域具有重要意义。针对以上问题,本文探究了聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）的凝胶化原理,并设计、搭建了一套挤出3D打印机,制备出组分连续梯度变化的PVA/SA双组分水凝胶,最后通过性能表征展示了所制备的双组份水凝胶在长度方向上具备功能梯度变化的特点。主要内容如下:首先,通过对PVA和SA材料凝胶化原理的分析,探究制备PVA/SA双组份水凝胶的方案。通过对制备的双组份水凝胶进行形貌分析和材料力学表征,证明其具有均匀的多孔结构和良好的剪切变稀特性,适用于挤出3D打印;其次,针对水凝胶材料,设计、搭建一套适用于双组分材料的3D打印机。对机械系统和控制系统进行改进,以设置多个虚拟打印头用于梯度材料打印;对不同类型和不同参数的静态混合管进行仿真分析,定性、定量地判断其混合效果,并选择混合效果最好的“分离混合”型静态混合管用于打印材料的混合;再次,对3D打印过程中涉及到的打印参数进行设计,对打印头的滞后效应进行校正,最终打印出具有组分梯度变化的水凝胶材料,并利用阈值分割演示切片图和打印样品的颜色梯度变化,从而论证其组分的梯度变化;最后,对打印样品进行了缓释性能、保水性能、吸水膨胀性能和力学性能测试,证明材料组分的变化会导致材料性能的变化,验证了所打印的材料具备功能梯度的特点,表明其在组织工程、生物医药等领域具有巨大的应用潜力。