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电阻式应变传感器在多种领域可发挥重要作用，例如个体健康监护、动作识别、防弹研究等方面。目前，常见的应变传感器仍是传统的刚性结构，便携性和隐蔽性差，不方便使用。如果将这些元件固定到服装上，则有不耐用和拆卸复杂的缺点。纤维基应变传感器由于可以和服装良好集成，具有天然优势。
滞后性是应变传感器普遍存在的一个缺陷，由于纤维集合体本身的粘弹性，纤维基传感器在响应外界力学刺激时也不可避免地表现出较差的滞后性。而降低传感器的滞后，并进一步较系统地对影响纱线应变传感器的滞后性因素进行研究，具有重要意义。目前的相关研究基底集中于单丝，而导电包覆纱的滞后差，对影响包覆纱滞后的影响因素探究很少，也鲜有将PPy、GO复合涂层和高弹氨纶纱相结合用于应变传感器研究的报道。
针对以上问题，本文选定氨纶包覆纱作为基底材料，聚吡咯（PPy）和氧化石墨烯（GO）作为导电物质，探究了不同制备工艺下传感器的形貌结构及机电性能的变化，论证了传感器滞后性得到改善的原因。具体研究内容如下：
（1）确定传感器的基底材料和导电物质。通过循环往复拉伸，测试一系列氨纶丝及其包覆纱的力学性质，分析氨纶丝线密度、皮纱线密度对氨纶丝和包覆纱拉伸滞后性的影响。
线密度对氨纶丝拉伸滞后率的影响规律不显著，初始模量与氨纶丝拉伸滞后率呈负相关。其他条件相同时，皮芯细度比值增大，包覆纱的滞后性有减小的趋势。
（2）选定拉伸滞后小的两种纱线作为传感器基材，以吡咯作为导电物质，通过原位聚合制备得到导电纱线后，对比传感器的滞后性、重复性等机电性质。结果表明，聚吡咯导电纱线滞后性与应变值显著相关，力学滞后随应变增加逐渐减小，但整体滞后差；形貌观察说明，聚吡咯在纱线表面分布不匀，纱线结构不紧密。
传感器的电学性能受到预处理的影响。改变预处理伸长率和预处理时间均影响纱线重复性和灵敏度，但效果不一致。增大预处理应变对改善传感器的重复稳定性影响显著，对灵敏度影响则较小，反之亦然。经过预处理，该纤维基传感器在检测信号时达到相对稳定状态时所需时间缩短。
（3）利用GO对导电纱线的滞后性进行改善。结合浸渍和原位聚合，得到PPy/GO导电纱线，评价改善后的传感器的各项机电性能，分析论证滞后性得到改善的原因。验证了导电纱线对上肢动作的监测能力。
灵敏度测试表明，小应变时传感器灵敏度较大，呈线性增加，超过最大值后灵敏度逐渐减小而趋于稳定。GO浓度对传感器的灵敏度有一定的正向促进作用。在质量浓度为3%的GO溶液中处理过之后，传感器的灵敏度最大，可达8.20。
在循环往复拉伸中，该传感器呈现的迟滞性较小。随着GO浓度的增加，传感器的初始模量增大，力学滞后、电学滞后率均逐渐减小，电学滞后率最低可达7.01%。
采用逐步减小应变的方法测试出传感器的最小检测应变值，该传感器可以检测低至0.2%的极小应变信号。
利用 SEM、XRD和 FEM 对传感器进行形貌和结构表征，发现纱线浸渍GO后，表面形成一层有褶皱的导电膜，增加了吡咯的反应面积。制备得到的PPy/GO传感器，导电涂层连续性、致密性均有所提升。随着GO浓度的增加，这种改善作用逐渐显著。能谱分析结果表明，PPy/GO涂层在纱线表面均匀分布。XRD图谱进行分析，验证了GO和PPy之间的相互作用，该作用与涂层的均匀性有关。涂层的状态显著影响传感器的电学滞后。
为了验证导电纱线对上肢运动信号的识别能力，选择PPy/GO纱线，将其粘附在受试者的手部和肘部，分别测试导电纱线在单通道和多通道下的电阻变化。结果表明，传感器对单通道下的循环弯曲具有良好的监测能力，得到的信号比较规律稳定。多通道下，传感器亦可对不同部位的运动变化做出反应。
综上所述，基底材料的模量、结构紧密度和涂层状态以及预处理均会影响纱线传感器的滞后性、重复性等机电性能。PPy/GO纱线传感器的电力学滞后性达到了预期目标。
滞后性是应变传感器普遍存在的一个缺陷，由于纤维集合体本身的粘弹性，纤维基传感器在响应外界力学刺激时也不可避免地表现出较差的滞后性。而降低传感器的滞后，并进一步较系统地对影响纱线应变传感器的滞后性因素进行研究，具有重要意义。目前的相关研究基底集中于单丝，而导电包覆纱的滞后差，对影响包覆纱滞后的影响因素探究很少，也鲜有将PPy、GO复合涂层和高弹氨纶纱相结合用于应变传感器研究的报道。
针对以上问题，本文选定氨纶包覆纱作为基底材料，聚吡咯（PPy）和氧化石墨烯（GO）作为导电物质，探究了不同制备工艺下传感器的形貌结构及机电性能的变化，论证了传感器滞后性得到改善的原因。具体研究内容如下：
（1）确定传感器的基底材料和导电物质。通过循环往复拉伸，测试一系列氨纶丝及其包覆纱的力学性质，分析氨纶丝线密度、皮纱线密度对氨纶丝和包覆纱拉伸滞后性的影响。
线密度对氨纶丝拉伸滞后率的影响规律不显著，初始模量与氨纶丝拉伸滞后率呈负相关。其他条件相同时，皮芯细度比值增大，包覆纱的滞后性有减小的趋势。
（2）选定拉伸滞后小的两种纱线作为传感器基材，以吡咯作为导电物质，通过原位聚合制备得到导电纱线后，对比传感器的滞后性、重复性等机电性质。结果表明，聚吡咯导电纱线滞后性与应变值显著相关，力学滞后随应变增加逐渐减小，但整体滞后差；形貌观察说明，聚吡咯在纱线表面分布不匀，纱线结构不紧密。
传感器的电学性能受到预处理的影响。改变预处理伸长率和预处理时间均影响纱线重复性和灵敏度，但效果不一致。增大预处理应变对改善传感器的重复稳定性影响显著，对灵敏度影响则较小，反之亦然。经过预处理，该纤维基传感器在检测信号时达到相对稳定状态时所需时间缩短。
（3）利用GO对导电纱线的滞后性进行改善。结合浸渍和原位聚合，得到PPy/GO导电纱线，评价改善后的传感器的各项机电性能，分析论证滞后性得到改善的原因。验证了导电纱线对上肢动作的监测能力。
灵敏度测试表明，小应变时传感器灵敏度较大，呈线性增加，超过最大值后灵敏度逐渐减小而趋于稳定。GO浓度对传感器的灵敏度有一定的正向促进作用。在质量浓度为3%的GO溶液中处理过之后，传感器的灵敏度最大，可达8.20。
在循环往复拉伸中，该传感器呈现的迟滞性较小。随着GO浓度的增加，传感器的初始模量增大，力学滞后、电学滞后率均逐渐减小，电学滞后率最低可达7.01%。
采用逐步减小应变的方法测试出传感器的最小检测应变值，该传感器可以检测低至0.2%的极小应变信号。
利用 SEM、XRD和 FEM 对传感器进行形貌和结构表征，发现纱线浸渍GO后，表面形成一层有褶皱的导电膜，增加了吡咯的反应面积。制备得到的PPy/GO传感器，导电涂层连续性、致密性均有所提升。随着GO浓度的增加，这种改善作用逐渐显著。能谱分析结果表明，PPy/GO涂层在纱线表面均匀分布。XRD图谱进行分析，验证了GO和PPy之间的相互作用，该作用与涂层的均匀性有关。涂层的状态显著影响传感器的电学滞后。
为了验证导电纱线对上肢运动信号的识别能力，选择PPy/GO纱线，将其粘附在受试者的手部和肘部，分别测试导电纱线在单通道和多通道下的电阻变化。结果表明，传感器对单通道下的循环弯曲具有良好的监测能力，得到的信号比较规律稳定。多通道下，传感器亦可对不同部位的运动变化做出反应。
综上所述，基底材料的模量、结构紧密度和涂层状态以及预处理均会影响纱线传感器的滞后性、重复性等机电性能。PPy/GO纱线传感器的电力学滞后性达到了预期目标。