近些年,随着科技的飞速发展,计算机技术日益发达,人们在追求更快、更智能的同时,也对计算机的体积、应用场合以及便携性提出了更高的要求,因此智能穿戴设备应运而生。传统的智能穿戴设备大多仅仅局限于对人体少量健康体征的监测,如心跳、步数,依靠三轴加速器以及需要不断更新的算法来获取人体状况,然而对于人体的各个部位,如皮肤受到多大压力,各个关节处于什么弯曲状态等其他受力状况却无法实时监测,所以就需要一种可以实时监测人体各部位运动信息的穿戴设备,区别于传统的三轴加速器,石墨纳米片基力学传感器可实现人体不同部位的力学传感,将成为下一代智能传感的核心器件。因此研究一种新型的柔性应力传感器具有非常重要的意义。本课题基于石墨纳米片、聚氨酯、橡胶等材料,制备了结构为三明治结构的薄膜传感器和具有壳芯结构的纤维传感器。首先,制备具有三明治结构的薄膜传感器,由于石墨纳米片在高分子体系中难以均匀分布,本课题在选取高分子填料时对于不同的高分子进行了相应的比较,旨在获得具有高柔性和高导电率的柔性传感器,比较了羧甲基纤维素(CMC)、聚氨酯(PU)、硅丙乳液(Si-Acr),最终的力学性能和导电性能决定了聚氨酯(PU)是最佳的高分子填料,此外由于聚氨酯牌号众多,在选择合适的聚氨酯牌号时,出于获得高柔性的薄膜传感器,因此在选择时着重于薄膜传感器的柔性。通过涂布法获得的薄膜传感器由于具有极高的柔性和灵敏度,难于进行传感性能测试,此外,由于是应用于可穿戴设备,表面防尘以及抗氧化是设计薄膜传感器时需要考虑的因素,因此薄膜表面需要一层保护层,因此采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为保护层,最终形成具有三明治结构的薄膜传感器。紧接着对于具有三明治结构的薄膜传感器进行性能测试,包括压力、拉力、弯曲、冲量以及声音震动的响应,同时发现基于形变的阻变机制是其实现传感的原理。所测最小压力达到0.005N/50Pa,最小冲量1.9mN?s,0-90?弯曲范围内有良好响应。其次,采用卷对卷制程制备具有壳芯结构的纤维传感器,基于薄膜传感器的制备经验,具有壳芯结构的纤维传感器采用石墨纳米片和聚氨酯的混合浆料,通过浸渍法使不同直径的橡胶纤维表面获得一层导电层,厚度约为20?m,制备过程中通过拉伸,使纤维传感器表面产生裂纹,最终形成表面具有微裂纹的壳芯结构纤维传感器,再对纤维传感器的性能进行测试,包括拉力、应变、循环性能,并且在验证了其在可穿戴电子领域具有应用潜力后,将其集成到电路中,设计并且开发了相应的芯片,通过把纤维传感器的电阻变化转换成电信号,从而控制机械手,完成一系列实时控制的动作,真正实现了从单一的传感器到完整的器件的跨越。所制得纤维传感器灵敏度系数达到20,超过500次循环保持稳定,成功完成弹钢琴等一系列复杂手势。