适用于柔性传感器的聚合物材料在军工、医疗、制造业等领域应用广泛,但是这些材料在使用过程中由于形变易产生微裂纹,影响材料使用寿命。将“自修复技术”引入到聚合物材料中可以使产生的裂纹自我修复,延长材料使用寿命。聚合物自修复机制有很多种,其中基于动态氢键的本征型自修复聚合物可实现快速、多次的自修复,工艺简单,应用性强,为我们从分子设计角度构筑复合材料提供了思路和理论指导。柔性应变传感器随着柔性智能技术的不断发展引起了人们的关注,但是其反复使用可能会引起器件电学性能受损甚至失效,那么,实现裂纹或断面的自修复进而修复材料的电性能具有重要意义。因此,制备适用于柔性传感器件的基于氢键的兼顾力学性能的自修复聚合物,是本论文的研究内容。本论文利用脂肪多酸和多胺缩合的低聚物作为基础的反应物,通过在反应体系中引入碳纤维(简称CFs)、碳纳米管(简称CNTs)、氧化石墨烯(简称GO)三类能够提高力学性能的碳材料制备出适用于不同应用领域的六类自修复碳复合材料,并在其中选择适用于高拉伸强度和高拉伸应变的两类材料进行自修复柔性应变传感器的制备,具体研究内容如下:(一)碳纤维增强自修复材料的研制通过在低聚物与尿素的反应体系中加入CFs制备碳纤维自修复聚合物复合材料(简称HD-CF),通过力学性能测试、修复性能测试、热重测试等进行表征,得到CFs的最佳添加比例为9%。在该比例下材料的拉伸强度为10.21±0.26 MPa。通过摸索二十个不同修复条件,确定了最佳修复条件为60℃下修复3 h,并且通过连续断裂—修复循环10次仍可完成自修复。通过对CFs进行酸化、一步酰胺化进行接枝,制备酰胺化碳纤维(简称Am-CFs),接枝率为23.88%。利用Am-CFs直接与低聚物进行交联反应得到酰胺化碳纤维自修复聚合物复合材料(简称AD-CF),通过对材料进行表征确定了 7%为Am-CFs的最佳添加比例,该比例下的材料拉伸强度和断裂伸长率分别为0.231±0.011 MPa和103.33±2.08%。通过摸索十二个修复条件,确定了室温下修复60 min修复效率可达100%,连续断裂—修复10次均可达到100%的修复效率。(二)碳纳米管增强自修复材料的研制通过在低聚物与尿素的反应体系中加入CNTs制备碳纳米管自修复聚合物复合材料(简称HD-CNT),通过对材料进行系列测试,确定了 CNTs的最佳添加比例为9%,在该比例下材料的拉伸强度为4.27±0.11 MPa。通过摸索确定了最佳修复条件为60℃下修复6 h,通过连续断裂—修复循环10次仍可达到93%的修复效率。通过对CNTs进行一步酰胺化,制备酰胺化碳纳米管(简称Am-CNTs),接枝率为32.16%。利用Am-CNTs直接与低聚物进行交联反应得到酰胺化碳纳米管自修复聚合物复合材料(简称AD-CNT),通过对材料进行系列表征确定了 3%为Am-CNTs的最佳添加比例,材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为0.0124±0.0006 MPa和721.60±1.16%,确定了室温下修复40 min修复效率可达到100%,连续断裂—修复10次均可达到100%的修复效率。(三)氧化石墨烯增强自修复材料的研制通过改进Hummers法制备GO,在低聚物与尿素的反应体系中加入GO制备氧化石墨烯自修复聚合物复合材料(简称HD-GO),通过对材料进行测试,确定了 GO的最佳添加比例为3%,在该比例下材料的拉伸强度为2.99±0.07 MPa。通过摸索确定了最佳修复条件为60℃下修复1 h,通过连续断裂—修复循环10次仍可达到100%的修复效率。通过对GO进行一步酰胺化,制备酰胺化氧化石墨烯(简称Am-GO),接枝率为26.54%。利用Am-GO直接与低聚物进行交联反应得到酰胺化碳纳米管自修复聚合物复合材料(简称AD-GO),通过对材料进行系列表征确定了 5%为Am-GO的最佳添加比例,在该比例下材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为0.1401±0.0090 MPa和696.79±3.62%,确定了室温下修复40 min修复效率可达到100%,连续断裂—修复10次均可达到100%的修复效率。(四)碳增强自修复材料用于柔性应变传感器选择适用于高拉伸强度和高拉伸应变的HD-CF和AD-CNT作为导电载体、通过多元醇还原一步法制备银纳米线作为导电介质,制得两种自修复柔性应变传感器。基于HD-CF、AD-CNT的传感器阻值分别约为3.1Ω、9.9Ω,均具有较好的导电性能以及传感性能。将两类自修复柔性应变传感器应用在人体的手部关节、肘部关节、膝部关节等,可检测到人体不同运动状态、不同运动幅度的改变,甚至还能捕捉人体面部表情的变化等。为其在人体健康监测以及信息传感等设备的研发和应用中奠定了坚实的技术基础,具有广泛的应用价值和良好的推广前景。