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柔性应变传感器在移动医疗，人机交互，智能机器人等领域有着广泛的应用前景。由于碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）高长宽比，良好的导电性能，以及出色的机械性能，成为柔性应变传感器应用最广泛的纳米材料之一。但是基于CNTs的柔性应变传感器普遍灵敏度较低，如何解决高灵敏度和高拉伸应变范围之间矛盾以及低成本制备应变传感器，仍是亟待解决的挑战。
本论文提出在半固化的硅橡胶(Ecoflex)基底表面涂覆多壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs）粉末，制备出的柔性应变传感器表面具有峰谷微结构，构建出了MWCNTs/Ecoflex导电复合材料薄膜以及由该薄膜表面延伸出相互交错的自由状态MWCNTs双层协同作用的导电结构，用以高灵敏度和高拉伸应变的同时实现，并详细研究该柔性应变传感器工作机理、性能以及应用场景。具体研究内容主要分为以下几个方面：
（1）制备具有微结构的MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex柔性应变传感器，对制备出具有微结构的 MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 复合材料薄膜进行拉伸表征研究，揭示该柔性应变传感器工作原理：在小应变拉伸范围内，MWCNTs/Ecoflex复合材料薄膜表面相互交错的自由状态MWCNTs彼此断开，引起应变传感器电阻值增加；在大应变拉伸范围内，MWCNTs/Ecoflex 复合材料薄膜内相互缠绕的 MWCNTs 也逐渐分离，引起应变传感器电阻值增加。同时，与平坦结构相比较，本应变传感器在大应变拉伸时，应变主要集中在山谷区域，导致位于山谷区域的MWCNTs相较于其它区域率先断开，可以实现进一步提高应变传感器灵敏度。
（2）对基于微结构的 MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 柔性应变传感器进行性能研究，验证该柔性应变传感器工作原理的正确性。探究不同MWCNTs沉积量以及基底Ecoflex固化程度对柔性应变传感器拉伸性能影响，通过研究得到具有微结构的MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 柔性应变传感器展现出优异的综合性能。该应变传感器在0-200%的稳定测量范围内，可形成两个线性区间：0-50%应变范围内灵敏度系数（Gauge factor，GF）为13.01，50%-200%应变范围内GF为29.64，在不同应变拉伸下展现出良好的伏安特性，在不同频率拉伸（0.012-0.104HZ）下保持近似的电阻响应，应变响应时间约为200ms，经历9000次80%应变拉伸-释放循环测试仍能保持良好的稳定性，在应变传感器自身扭转180°过程保持良好的线性电阻响应。
（3）对基于微结构的MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex柔性应变传感器贴附人体皮肤表面进行人体运动以及健康监测，研究不同可穿戴应用场景下该应变传感的性能。通过研究发现该应变传感器可以对人体指关节，腕关节以及肘关节等大应变的肢体关节运动进行有效检测，同时也能对人体肌肉运动、发声振动、触摸振动以及腕部桡动脉脉搏等微小应变进行监测，展现了该技术方法制备的柔性应变传感器在未来人体肢体运动检测和医疗监测、智能机器人、电子皮肤以及人机交互界面等领域的应用潜力。
综上所述，本论文提出在半固化的Ecoflex基底表面涂覆MWCNTs，制备出具有双层微结构的 MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 柔性应变传感器，制备方法简单，成本低。该传感器在灵敏度、拉伸性、线性度、稳定性、迟滞性和响应速度等方面展现出优异的综合性能，在贴附人体表面，进行人体肢体运动，发声，触摸以及脉搏监测测试，在可穿戴设备领域展现出潜在应用价值。
本论文提出在半固化的硅橡胶(Ecoflex)基底表面涂覆多壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs）粉末，制备出的柔性应变传感器表面具有峰谷微结构，构建出了MWCNTs/Ecoflex导电复合材料薄膜以及由该薄膜表面延伸出相互交错的自由状态MWCNTs双层协同作用的导电结构，用以高灵敏度和高拉伸应变的同时实现，并详细研究该柔性应变传感器工作机理、性能以及应用场景。具体研究内容主要分为以下几个方面：
（1）制备具有微结构的MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex柔性应变传感器，对制备出具有微结构的 MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 复合材料薄膜进行拉伸表征研究，揭示该柔性应变传感器工作原理：在小应变拉伸范围内，MWCNTs/Ecoflex复合材料薄膜表面相互交错的自由状态MWCNTs彼此断开，引起应变传感器电阻值增加；在大应变拉伸范围内，MWCNTs/Ecoflex 复合材料薄膜内相互缠绕的 MWCNTs 也逐渐分离，引起应变传感器电阻值增加。同时，与平坦结构相比较，本应变传感器在大应变拉伸时，应变主要集中在山谷区域，导致位于山谷区域的MWCNTs相较于其它区域率先断开，可以实现进一步提高应变传感器灵敏度。
（2）对基于微结构的 MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 柔性应变传感器进行性能研究，验证该柔性应变传感器工作原理的正确性。探究不同MWCNTs沉积量以及基底Ecoflex固化程度对柔性应变传感器拉伸性能影响，通过研究得到具有微结构的MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 柔性应变传感器展现出优异的综合性能。该应变传感器在0-200%的稳定测量范围内，可形成两个线性区间：0-50%应变范围内灵敏度系数（Gauge factor，GF）为13.01，50%-200%应变范围内GF为29.64，在不同应变拉伸下展现出良好的伏安特性，在不同频率拉伸（0.012-0.104HZ）下保持近似的电阻响应，应变响应时间约为200ms，经历9000次80%应变拉伸-释放循环测试仍能保持良好的稳定性，在应变传感器自身扭转180°过程保持良好的线性电阻响应。
（3）对基于微结构的MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex柔性应变传感器贴附人体皮肤表面进行人体运动以及健康监测，研究不同可穿戴应用场景下该应变传感的性能。通过研究发现该应变传感器可以对人体指关节，腕关节以及肘关节等大应变的肢体关节运动进行有效检测，同时也能对人体肌肉运动、发声振动、触摸振动以及腕部桡动脉脉搏等微小应变进行监测，展现了该技术方法制备的柔性应变传感器在未来人体肢体运动检测和医疗监测、智能机器人、电子皮肤以及人机交互界面等领域的应用潜力。
综上所述，本论文提出在半固化的Ecoflex基底表面涂覆MWCNTs，制备出具有双层微结构的 MWCNTs-MWCNTs/Ecoflex 柔性应变传感器，制备方法简单，成本低。该传感器在灵敏度、拉伸性、线性度、稳定性、迟滞性和响应速度等方面展现出优异的综合性能，在贴附人体表面，进行人体肢体运动，发声，触摸以及脉搏监测测试，在可穿戴设备领域展现出潜在应用价值。