柔性可穿戴的应变传感器已经引起了极大的关注,被广泛应用于电子皮肤、运动监测和医疗健康等领域。但是同时具有高拉伸性,宽传感范围和高灵敏度特性的应变传感器还没有被制备出来。石墨烯具有优异的机械和电学性能,常常被用作传感材料的替代物。本论文以高性能的石墨烯基应变传感器的制备和应用为研究重点,通过简化器件的制备流程,增强应变传感器的综合性能,阐释其内在的传感机理。主要内容如下:采用水合肼还原的石墨烯作为传感器的导电传感层,可拉伸胶带作为可拉伸的基底,通过简单的预拉伸/释放石墨烯/可拉伸胶带复合膜,石墨烯薄膜沿着拉伸方向产生裂纹。由于可拉伸胶带的泊松效应,可拉伸胶带会在垂直于拉伸方向上收缩,导致石墨烯薄膜在垂直于拉伸方向上也会断裂。经过一系列预拉伸应变的优化,成功地制备出基于“鱼鳞状石墨烯传感层”的应变传感器。该制备过程不需要昂贵的制造仪器、化学气相沉积的石墨烯和有毒的有机溶剂,具有节能环保、方法简便、价格低廉等特点,可用于批量化生产。该应变传感器拥有优异的综合性能,尤其是很好地集成了高灵敏度和宽传感范围两个至关重要的性能。它可以用来检测拉伸和弯曲变形,拓宽了应变传感器的应用范围。该应变传感器具有宽感测范围(>82%的应变),高灵敏度(灵敏系数为16.2至150),超低检测限(<0.1%的应变),较低的滞后效应,超快的响应速率,及优异的循环稳定性和可重复性(>5000次循环)的特点。更为重要的是,该应变传感器可以满足对人体全范围运动的监测需求,包括脉搏跳动、发声等微小应变,及指关节弯曲等大幅度运动。为了揭示所得传感器的传感机理,我们观察了在不同应变环境下传感层的变化机制。应变传感器上的石墨烯片层可以通过滑移可逆地恢复到其初始状态。在60%的应变范围内,传感器上独特的鱼鳞状传感片层间的重叠面积会随着应变的增加逐渐降低,导致导电通路的减少,从而提高接触电阻,导致输出电流的变化,被称为接触面积改变机理;大于60%应变时,石墨烯片层产生大量的裂纹,导致导电路径的减少,从而传感器的电阻显著增加,被称为裂纹扩展效应。