柔性薄膜传感器是当前传感器研究领域的热点,近几年,用于弯曲、温度、压力监测的众多传感技术已经取得了喜人的成绩,但开发低成本、制备简单、污染小、可批量大面积制备的薄膜传感器仍存在许多技术难题。碳系复合导电浆料(树脂中复合石墨、导电炭黑、碳纳米管和石墨烯等)是柔性薄膜传感器最常用的敏感功能层核心材料,具有弹性大、应变大、测量范围较大及低成本的优势。本研究采用碳系复合浆料制备了三类柔性薄膜传感器,即薄膜弯曲传感器、薄膜压力传感器和薄膜温度传感器。对薄膜弯曲/压力/温度传感器分别进行了研究。本论文主要完成以下几方面的工作:一、薄膜弯曲传感器的制备及其性能研究本研究得出PI薄膜基材的最优低温等离子体处理时间为25 s。以薄膜弯曲传感器为研究对象,结合碳系导电颗粒,制备了弯敏复合浆料,并通过在Ag电极上丝印弯敏复合浆料制备出弯敏功能层和薄膜弯曲传感器。研究得出,当研磨次数为3次,烘干温度为100℃,分散剂为EFKA-4310分散剂时,所制备的弯敏功能层性能最优。采用该弯敏功能层制备出的薄膜弯曲传感器在0~90°弯曲角度范围内,线性度为0.9847,且具有较好的重复性、较短的响应时间。二、薄膜压力传感器的制备及其性能研究本研究探究出碱液处理PI薄膜的最佳时间是50 min,Ag电极的最佳烧结温度为150℃。以碳系导电颗粒、聚酚氧树脂、DBE溶剂和EFKA-4310分散剂等为原材料,制备出不同碳含量的碳系压敏复合浆料,通过在Ag电极上丝印碳系压敏复合浆料制备出压敏复合功能层,最后制成三种不同碳含量的薄膜压力传感器。分析了不同碳含量的薄膜压力传感器的灵敏度、迟滞性、重复性。最终得出,含碳量为12.97%的薄膜压力传感器的灵敏度较好,且重复性良好,迟滞性小。三、薄膜温度传感器的制备及其性能研究在论文中,我们展示了一种大规模生产制备薄膜温度传感器的方法。首先,采用高精度丝网印刷技术,在PI基材上设计并沉积了Ag微图案,并在电极表面涂覆了由聚二甲基硅氧烷(PDMS)掺杂低温炭黑和石墨烯组成的温敏复合材料,最后裁剪封装制备出薄膜温度传感器。研究了烧结温度对Ag叉指电极组织和导电性能的影响。研究了柔性温度传感器在大范围动态范围内的性能,实验结果表明薄膜温度传感器的电阻温度系数为0.0139/℃,具有较高的灵敏度、较小的滞后、较好的线性度和较快的响应速度。