可延展柔性电子通过对无机功能薄膜进行力学结构设计,可在保持无机材料高电子学性能的同时使器件具有宏观的可变形、可延展等特性。可延展柔性电子器件因其兼备高性能和可变形等优点受到广泛关注,目前已用于可穿戴无线射频识别、可穿戴柔性传感器,柔性电池等领域。但作为一类新型的电子器件形式,可延展柔性电子器件中的一些关键科学与技术问题仍处于初步研究阶段,急需进一步开展相关研究。从器件制备的角度,可延展柔性电子器件采用高分子有机材料作为可拉伸基底,难以直接在基底上进行材料制备和微纳米加工,因此需要发展与可延展柔性电子器件形式相匹配的器件制备方法。从性能调控的角度,由于可延展柔性电子器件在使用时会承受大变形,因此需要发展大形变条件下器件的刚柔界面力电耦合特性调控方法。本论文着眼于以上问题,针对可延展柔性电子器件刚柔界面的构筑方法和力电耦合特性调控,开展了一系列研究。在刚柔界面的构筑方面,本论文基于转印技术的思路,结合热敏粘附材料,建立了一种速度-温度多场耦合转印方法。通过研究剥离速度、温度对热敏粘附材料和器件间界面能量释放率影响机制,实现了界面能量释放率在0-951.1 J/m2范围内的宽幅调控,拓展了转印技术的材料适用范围。利用该转印方法制备了可延展柔性生物电极器件,实现了对大鼠脑皮层脑电图的稳定采集和稳态视觉诱发电位的响应。在对速度-温度多场耦合转印方法的研究基础上,发展了“切割-转移-释放”的可延展柔性器件制备方法,并利用该方法制备了5.6 GHz频段的三维蛇形天线。实验和有限元仿真结果表明,该天线可在单轴拉伸至200%时保持稳定的射频性能,并能削弱人手触摸对于天线射频性能影响。在力电耦合特性调控方面,本论文通过对蛇形网状压电薄膜的微观应变与薄膜极化间耦合机理的分析,建立了可延展柔性压电器件的力电耦合调控模型。基于以上研究结果,设计制备了可穿戴喉部微应变无线传感器件。该器件的机械延展率为27.5%,输出灵敏度分别为72 V/ε和272.73 n A/ε,并可结合机器学习技术实现对语音的准确识别。在上述研究的基础上,本论文进一步提出了一种适用于可延展柔性器件的三维可延展结构设计。通过在三维螺旋构型中融入分形蛇形设计,该可延展结构可实现在轴向和径向的高延展性。利用该结构,设计制备了三维可延展LED电路和智能螺旋指套等器件,实现了指尖心电信号、皮肤电导和人体指尖触觉信号的实时采集,展示了在情感识别和触觉模拟等方面的应用。鉴于目前的数据采集系统与本论文研发的可延展电子器件不匹配的问题,本论文还开发了相应的可穿戴无线数据采集系统。与目前医院所用的大型多参数动态生理监护仪相比,该系统功耗低、体积小、重量轻,可以实现对高保真电生理信号,包括心电、头皮脑电和肌肉电信号的采集,以及运动伪影等常见干扰信号的处理。