近十年来,柔性可穿戴设备在医疗健康监护、人机交互、智能传感系统等领域得到了广泛应用。然而,目前的柔性可穿戴传感器多为单一功能,往往只针对特定的应用场景,且环境因素也始终困扰着柔性传感器,例如人体的汗液等。另一方面,尽管电子器件在降低功耗方面取得了重要进展,但能源的供给和消耗依然是柔性电子发展最关键的限制因素。现存的环境能源捕获器件往往发电能量低,受环境影响大,稳定性差,难以实际应用。发展多功能柔性可延展电子器件,以及可以持续长时间稳定工作的自供能传感系统具有重要的科学意义和实用价值。针对上述挑战,本文首先从材料的本征特性出发,结合微纳结构设计,制备具有良好抗环境干扰的多功能柔性可延展超疏水智能感知涂层及超延展、高灵敏的纤维应变传感器。进一步地,在传感单元的研究基础上,结合环境化学扩散能捕获、太阳能能源捕获-存储、以及水伏发电技术,构建了具有高效供能平台的柔性多功能感知系统。主要研究结果如下:1.针对柔性感知器件湿水条件下的稳定性问题,构建了具有自下而上梯度分布弹性体(TPE)的MWCNT/TPE超疏水智能感知涂层。该涂层具有良好的耐酸、耐碱、抗紫外照射性能,并且在拉伸(<50%)、弯曲(～150°)状态下仍然维持良好的超疏水性能。更有意义的是,多功能涂层将传感与超疏水结合在一起,获得高应变传感性能的同时又具有优秀的抗湿水性能。将多功能智能传感涂层可涂覆于衣物等柔性衬底上,实现对人类动作手势等信号的监测,提高了柔性感知器件湿水条件下的稳定性。2.针对柔性传感器件感知范围、大应变条件下的灵敏度以及穿戴过程中的机械匹配性问题,我们在多功能复合涂层的基础上制备了具有高延展性的超薄MWCNT/TPE复合薄膜,进一步地通过预拉伸-包裹-释放策略构筑具有褶皱结构的超延展高灵敏纤维状应变传感器。该超延展应变传感器解决了不同材质界面间的机械模量匹配性问题,具有极佳的传感性能(可以拉伸至1235%,高灵敏度:0～150%应变范围内GF为21.3、200～1135%为34.22),快速的时间分辨,与人类皮肤模量相当的机械性能,良好的耐汗液腐蚀以及优异的机械稳定性,这些特性为该传感器在人类动作手势的监测以及数字化评估肌腱修复程度提供了基础。超延展纤维应变传感器为提升柔性传感器件感知范围、大应变条件下的灵敏度以及穿戴过程中的机械匹配性提供了可靠的理论与技术基础。3.针对柔性感知器件的能源供给挑战,通过将纤维状太阳能电池,Zn-MnO2电池和可延展应变传感器集成,制备了 了一个全阳光驱动的超持久同轴纤维应变传感系统。特别地,纤维状燃料敏化太阳能电池部分可以将捕获的太阳能转换为电能有效地给Zn-MnO2电池充电实现电能的储存形成能源捕获-存储系统,可以持续地驱动可延展纤维形变传感器稳定工作。该自供能传感系统对静态和动态的应变均具有灵敏的感知能力,这使该系统可以实现对人体各种大范围活动的监测。这种全新的全阳光驱动的超持久同轴纤维应变传感系统概念解决了柔性可穿戴电子器件的供能问题,丰富了多功能集成技术。4.针对柔性自供能感知器件环境能源捕获技术的多样性与能源的广泛性需求问题,基于不对称电化学氧化还原反应在电极之间构建梯度分布的邻苯二酚和邻醌结构,制备一种新型基于化学势能作用的湿度驱动自供能柔性多功能传感系统。受益于喷涂法溶剂(水)的快速蒸发,得到的PDA薄膜具有多孔的结构,促进了器件对环境水分的快速捕获和PDA内部的质子解离并释放梯度分布的H+,产生电能进一步驱动应力传感器工作。该自供能传感系统既可以对环境湿度快速响应,也可以在纳米发电机的驱动下对压力进行灵敏感知,实现对人的生理信号(呼吸、脉搏等)的监测,丰富了自供能柔性可穿戴电子器件的能源获取途径,为未来自供能传感系统提供了新的思路。5.针对柔性自供能感知器件能源捕获技术的环境依赖性与稳定性挑战,通过聚乙烯醇(PVA)将功能化导电炭黑(FCB)组装于三维海绵(3DS)骨架上并进一步与超吸水凝胶结合得到柔性可持续水伏发电机。在水蒸发驱动下,毛细作用力迫使水持续的从超吸水凝胶内部析出流经PVA包裹的FCB纳米颗粒(PVA@FCB)构成的纳米通道,产生连续、稳定的电能。得益于PVA的绑定作用,FCB纳米粒子可以牢固的与3DS骨架结合,使其可以在各种弯曲的条件下保持结构与性能的稳定。我们还将水伏发电机作为便携式电源用于驱动柔性应变传感器,形成自供能传感系统用于人体行为监测。本章制备的可持续柔性水伏发电机进一步地减小了可穿戴能源捕获器件对环境的依赖性。