非可展曲面等复杂曲面广泛存在于航空航天、机器人和人体表面,在其上共形集成电子系统能够更为广泛的应用于复杂多变的三维场景之中,是新型柔性电子的前沿方向,并且对于结构健康监测具有非常重要的意义。复杂曲面电子的关键在于共形设计与加工制备,而当前二维平面加工的不可拉伸电子技术无法满足复杂曲面电路的共形制造需求,研究不可拉伸柔性电路与曲面共形集成方法具有重要理论与实际价值。本学位论文通过剪纸降维的方式,将不可展的复杂三维曲面分割后降维展开至二维平面,借助电流体喷印工艺实现了大面积柔性电路的可控制造,在此基础上实现了多功能柔性传感器阵列的加工,最终完成了复杂曲面共形传感系统的设计与应用,主要研究工作如下:1)建立复杂曲面上薄膜结构的共形判定准则与电路映射理论。构建了薄膜型片体在复杂曲面上的共形贴付模型,探讨了曲面曲率、界面粘附性、材料强度以及片体尺寸等参量与共形效果之间的关系,得到硬质曲面上的共形判定准则;基于曲面降维映射与等面积裁切变换原理,构建了三维曲面、设计平面以及裁切结构之间的坐标对应关系,为平面设计电路在曲面上的组装、定位提供指导。2)提出了大面积精细电路的电流体直写的刻蚀制备工艺。系统研究了电流体喷印过程以及化学溶液刻蚀过程对金属线路形貌的影响,金属线路加工分辨率达到1μm以下。通过电流体刻蚀工艺制备的金属网格电极同时表现出了优异的透光性与导电性能,并且保持了高度的柔韧性,1.5μm的超薄电极可以实现与手指指纹的完全共形贴合,解决了三维曲面降维展开之后带来的电路加工面积提升难题。3)提出了基于自愈合导电材料的曲面拼接式共形电路制备策略。通过自愈合聚合物与纳米银粉,研制出高性能的自愈合导电材料,借助其自愈合特性实现了平面加工电路在曲面上的自动组装、连通。同时在平面裁切片上制备柔性压力传感器与柔性温度传感器,实现了柔性智能传感系统在曲面上的完美搭建。解决了曲面分割带来的电路断裂问题,实现了功能电路在曲面上的静态共形包裹。4)提出了基于Kirigami力学超材料结构的曲面共形电路设计方法。借助生物铠甲的软-硬结合思路,使用导电弹性材料替换超材料结构的硬质节点,解决了Kirigami力学超材料结构变形中的局部屈曲问题。借助导电节点的电学特性,实现了离散基片单元上电路的互联、重组,制备出具备优异的防护性能的电子铠甲,实现了不可拉伸材料、器件在任意曲面上的共形贴合。通过在超材料单元上布置LED、压力传感器等电子元器件,实现了复杂功能电路在任意曲面上的动态共形应用。