随着柔性电子学的不断发展,可感知环境信息、模拟皮肤特性的柔性应变传感器受到越来越多的关注,在智能机器人、人造假肢、可穿戴设备和生理健康监测等领域展现出重要的应用前景,对于柔性可穿戴传感和人机自然交互的发展具有重要的意义。本文基于一维线性结构的聚氨酯纤维基底设计了一种环状双导电网络层结构,研究了不同机理对基底导电层间结合效果的影响,以电学特性优良的碳系纳米材料和导电聚合物为导电填料,设计了不同的敏感材料体系,分别制备了基于炭黑/单壁碳纳米管的高可拉伸性、高线性度柔性应变传感器和基于石墨烯/聚苯胺的高灵敏度、高分辨率柔性应变传感器。论文主要研究内容如下:(1)选取拉伸特性优异的聚氨酯纤维为基底,采用浸渍涂覆工艺于基底表面构建聚乙二醇改性层,研究了氢键作用对基底表面结构的影响机制,构建分布均匀、结构稳定的内层石墨烯导电网络层,分析了基底与内层导电网络间的结合机理,实现了基底与内层导电层之间的良好粘接性;构建基于炭黑/单壁碳纳米管/硅橡胶复合材料体系的外层导电网络层,设计了力学、电学特性优异的应变敏感单元,所制备传感器具有良好的拉伸性(350%)、分辨率和线性度(拟合优度>0.990);结合微观表征分析了柔性应变传感器的应变-传感机理,揭示了双模式协同导电机制对导电特性的影响规律,研究了其在人体微动作和生理活动监测领域的应用,实现柔性可穿戴感知功能。(2)选取聚氨酯纤维为基底,研究了物理粘附机制对基底表面结构的影响,构建基于物理粘附机制的内层石墨烯导电网络层,设计了基于石墨烯/聚苯胺/硅橡胶复合材料体系的外层导电网络层,采用多层浸渍涂覆、层层组装的工艺制备了一种高灵敏度应变传感器,分析并优化了柔性应变传感器灵敏度、重复性等性能指标。研制基于上述应变传感器和透气防水薄膜的柔性电子皮肤,研究了温湿度等环境因素对其性能的影响,构建电子皮肤监测系统并评估人体动作、微表情等的应用效果,实现了基于柔性可穿戴传感特征的姿态监测与识别。研究表明所述柔性应变传感器具有工艺简单、性价比高、传感特性优良等特点,在柔性可穿戴传感和人机交互等领域具有重要的应用价值和发展意义。